改性凹凸棒粘土的制備及其光催化降解鹽酸四環(huán)素廢水的研究.pdf

1、抗生素廢水屬于難處理的工業(yè)廢水，如果大量進(jìn)入水環(huán)境系統(tǒng)，將會(huì)嚴(yán)重影響人體健康和生態(tài)環(huán)境。凹凸棒粘土是一種強(qiáng)吸附性、易獲得的礦物粘土，在吸附處理抗生素廢水方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。而TiO2、ZnO等光催化劑在處理抗生素廢水方面也取得了一定的成效，展現(xiàn)了半導(dǎo)體光催化技術(shù)在處理抗生素廢水的巨大潛能。本文旨在通過對(duì)凹凸棒粘土的改性，制備出更具降解效率的新型光催化材料，所制備的材料有 Ti-ATPs、Zn/Ti-ATPs、Ni/Ti-ATPs等，其中以

2、Zn/Ti-ATPs光催化劑性能最優(yōu)。制備的新材料既能發(fā)揮凹凸棒粘土的強(qiáng)吸附性，又能結(jié)合復(fù)合光催化劑提高光能的利用效率，使降解鹽酸四環(huán)素的能力大大提高。此外，材料的制備過程均采取浸漬-煅燒法，操作簡(jiǎn)便易于實(shí)現(xiàn)，為抗生素廢水的處理研究提供新的思路。
　　本文采用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、紫外-可見漫反射吸收光譜（UV-vis）等方法對(duì)改性凹凸棒粘土的結(jié)構(gòu)、形貌和組成進(jìn)行表征，并以鹽酸四環(huán)素為目標(biāo)污染物，考察改

3、性材料在可見光下的降解效果。
　?。?）制備Ti-ATPs，改性后的凹凸棒粘土協(xié)同吸附與光催化過程，具備了良好的降解能力。UV-vis結(jié)果表明經(jīng)過Ti改性后的ATPs光催化劑光譜圖在紫外光波段吸光度有一定的提高，在可見光波段雖有提高但不太明顯。以鹽酸四環(huán)素為目標(biāo)污染物進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，研究表明：在Ti含量占ATPs的40％，450℃煅燒溫度下得到的復(fù)合材料光催化降解鹽酸四環(huán)素效果最好，在300W氙燈光源（250nm~800nm）

4、下反應(yīng)120min對(duì)鹽酸四環(huán)素的降解率達(dá)75.8％。
　　（2）用Zn和Ti同時(shí)對(duì)凹凸棒粘土進(jìn)行改性，制備Zn/Ti-ATPs。改性后的凹凸棒粘土協(xié)同吸附與兩種半導(dǎo)體復(fù)合光催化過程，相比之前具備了更優(yōu)的降解能力。UV-Vis光譜結(jié)果表明Zn/Ti-ATPs光催化劑的光譜圖出現(xiàn)了明顯紅移現(xiàn)象，在近紫外光區(qū)和可見光區(qū)內(nèi)吸光度均有明顯的提升。以鹽酸四環(huán)素為目標(biāo)污染物進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)表明：在Zn/Ti金屬摩爾配比為3:1，40

5、0℃煅燒溫度下得到的復(fù)合材料光催化性能最好；在鹽酸四環(huán)素溶液pH為7，溶液初始濃度為20mg/L以及催化劑的投加量為0.4g/L時(shí)，在可見光照射120min后，新材料Zn/Ti-ATPs對(duì)鹽酸四環(huán)素的降解率達(dá)到最高，為94.64％。Zn/Ti-ATPs復(fù)合材料相比于Ti-ATPs和Zn-ATPs均有較高的降解性能。另外，材料穩(wěn)定性較好，重復(fù)三次使用時(shí)降解率還可以達(dá)到77.42％。
　?。?）用同種方法制備的Ni/Ti-ATPs復(fù)合

6、材料不具備光催化活性。以鹽酸四環(huán)素為目標(biāo)污染物進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在不同煅燒溫度和金屬比例條件下制備的Ni/Ti-ATPs均不具備光催化能力。這是由于沒有最合適的溫度能使TiO2和NiO同時(shí)處于光催化性能最好的晶型狀態(tài)，在其余溫度下兩種氧化物互相占據(jù)光催化位點(diǎn)，影響光催化反應(yīng)的進(jìn)行，使得Ni/Ti-ATPs不具光催化活性，降解效率也僅僅停留在改性前粘土的吸附水平。
　　本文對(duì)凹凸棒粘土進(jìn)行系列改性實(shí)驗(yàn)后，制備的Zn/Ti-AT