CdS-TiO2-FP復(fù)合光催化劑的制備及其在農(nóng)藥廢水中的研究.pdf

1、農(nóng)藥是高毒化合物之一,農(nóng)藥廢水歷來以毒性大、濃度高、難治理成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。其廢水污染源主要來自生產(chǎn)過程和殘留農(nóng)藥空瓶子回收利用時(shí)的洗滌廢水,這些廢水必須進(jìn)行適當(dāng)處理,否則就給周圍環(huán)境尤其是沿河流域帶來嚴(yán)重污染。半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)是一種新的廢水處理技術(shù)。TiO2是最常用的光催化劑,但是由于對(duì)自然光響應(yīng)波長(zhǎng)范圍窄,光生載流子復(fù)合過快而催化活性不高。許多研究表明,通過表面修飾等方法可以提高催化劑活性。本文在綜述近幾年光催化氧化技術(shù)發(fā)展及

2、國(guó)內(nèi)外治理農(nóng)藥廢水研究的基礎(chǔ)上,對(duì)半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)用于農(nóng)藥廢水的作用機(jī)理、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及工藝條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的系列研究。通過對(duì)近幾年全國(guó)農(nóng)藥用量極廣的除蟲菊酯類殺蟲劑—高效氯氰菊酯（BEC）和有機(jī)磷類除草劑—草甘膦以及實(shí)際混合農(nóng)藥廢水的研究,取得了以下的研究結(jié)果:1、復(fù)合光催化劑的制備及結(jié)構(gòu)表征采用溶膠-凝膠法在漂珠表面上制備CdS/TiO2薄膜型復(fù)合光催化劑,通過掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）、紅外光譜（IR）和

3、能譜分析等對(duì)制備的催化劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,并對(duì)其組成和形貌進(jìn)行了討論。SEM分析表明制備的催化劑表面光滑平整且富有光澤。能譜圖和XRD分析表明Cd和S元素成功地?fù)诫s到了TiO2薄膜中,形成了CdS/TiO2復(fù)合光催化薄膜,500℃熱處理所得催化劑中TiO2主要為銳鈦礦相。2、光催化降解實(shí)驗(yàn)利用自行設(shè)計(jì)的兩種光催化反應(yīng)裝置,系統(tǒng)地研究了復(fù)合光催化劑對(duì)高效氯氰菊酯（BEC）和草甘膦的光催化降解性能,探討了影響光催化反應(yīng)的各種因素,確定了有利于

4、光催化反應(yīng)的最佳條件:（1）高效氯氰菊酯（BEC）的光催化降解:CdS復(fù)合量20％、熱處理溫度500℃、催化劑用量3g·L-1、BEC初始濃度45mg·L-1、初始pH6.5、通氣量200mL·min-1、光源125 W高壓汞燈時(shí),60minBEC的降解率達(dá)到87.9%。在5W紫外燈照射1h和太陽(yáng)光照射5h時(shí),BEC降解率分別達(dá)到79.3%和93.4%。表明該復(fù)合光催化劑用于太陽(yáng)光催化降解農(nóng)藥廢水有一定的可行性。（2）草甘膦的光催化降解

5、:CdS復(fù)合量20%、熱處理溫度500℃、鍍膜層數(shù)3、催化劑最佳加入量3g·L-1、草甘膦初始濃度135mg·L-1、初始溶液弱堿性（pH為7.0～9.0）、通氣量200mL·min-1,在光源為125W高壓汞燈時(shí),40min后草甘膦的降解率幾乎達(dá)到100%。紫外吸收光譜表明,40min有色基團(tuán)已基本降解,在200nm～700nm范圍吸光度接近零,表明完全降解。在太陽(yáng)光照射下5h,草甘膦降解率達(dá)82.4%。（3）混合農(nóng)藥廢水降解:對(duì)四種

6、混合農(nóng)藥廢水進(jìn)行了光催化降解研究,紫外吸收光譜表明農(nóng)藥經(jīng)過30min,在可見光區(qū)吸收基本消失,120min紫外區(qū)的吸收僅為0.5,其降解率達(dá)到80%。說明將CdS/TiO2/FP光催化劑應(yīng)用于混合農(nóng)藥的降解有很好的前景。（4）BEC降解過程可用Langmuir-Hinshelwood （L-H）動(dòng)力學(xué)方程來描述,在較低質(zhì)量濃度(≤90mg·L-1)下光催化降解過程為一級(jí)反應(yīng);在本實(shí)驗(yàn)條件下,初始反應(yīng)速率倒數(shù)1/v0與初始質(zhì)量濃度倒數(shù)1/