负载TiO2型泡沫镍光催化剂对偶氮染料及甲苯溶剂的处理效果研究

摘要

本研究以多孔泡沫金属镍作为光催化剂的载体，通过阳极氧化-浸渍法制备TiO2负载型多孔光催化材料（简称：TiO2/Ti/NF）。以刚果红、甲苯为目标污染物，采用自行设计组装的光催化装置处理刚果红反应液、甲苯废气。通过降解偶氮染料刚果红废水实验，探讨浸渍次数(1,2,3,4,5)、煅烧温度(450℃,500℃,550℃)、厚度（2.5mm,5mm）对TiO2/Ti/NF光催化性能的影响。通过甲苯光氧化和光催化实验，研究了甲苯在不同反应条件下的降解规律，并初步推测出合理的反应机理。
　　（1）通过TiO2/Ti/NF催化剂光催化降解偶氮染料刚果红实验结果得知，浸渍-提拉3次可以得到均匀连续的TiO2薄膜；煅烧温度为450℃时，TiO2为单一锐钛矿型，随着煅烧温度的升高，TiO2晶型向金红石相转变；在材料厚度为5mm，煅烧温度450℃，浸渍3次的条件下制备的TiO2/Ti/NF对刚果红的降解达到最佳效果，光反应4小时后，降解率可达96.6％，结果表明阳极氧化-浸渍法可以制备稳定性好，降解效率高的TiO2负载型催化剂。
　　（2）在间歇式紫外光氧化降解甲苯反应中，随着甲苯初始浓度的增加，甲苯的降解率缓慢下降；而随着光照强度的增加，则使甲苯的降解率逐渐升高，经动力学分析，发现符合伪一级动力学模型；在一定湿度范围内（RH25～75%），随着湿度的增加，甲苯的降解率先升高后降低，当RH为55%时，甲苯降解率达到最高，为82.28%。
　　（3）在连续式紫外光催化降解甲苯反应中，随着甲苯初始浓度的增加，甲苯的降解率缓慢下降；在一定湿度范围内（RH25～75%），随着湿度的增加，甲苯的降解率先升高后降低，当RH为45%时，甲苯降解率达到95.67%；在含氧量为5%~21%的范围内，随着含氧量的增加，甲苯的降解率也随之增大，从而本实验最佳含氧量为标准空气条件下（21%）。
　　（4）经GC-MS检测分析，在间歇式反应装置中甲苯光氧化产物主要有苯、苯甲醇、苯甲醛、苯酚、乙醇、乙酸、甲酸；而连续式反应装置中甲苯光催化降解的中间产物主要有苯、苯甲醛、苯酚、苯甲醇，并且连续式光催化降解甲苯中间产物的相对含量较间歇式光氧化降解甲苯中间产物的相对含量少。

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 染料废水及其产生VOCs的治理技术

1.3 光催化处理技术

1.4 光催化处理技术对染料废水和VOCs治理的研究进展

1.5 研究目的及意义

1.6 研究内容

第二章 实验材料与方法

2.1 实验仪器及试剂

2.2 实验装置

2.3 分析方法及检测条件

第三章 TiO2/Ti/NF光催化材料制备及表征分析

3.1 TiO2/Ti/NF光催化剂的制备

3.2 TiO2/Ti/NF光催化剂的表征及分析

3.3 本章小结

第四章 TiO2/Ti/NF光催化剂对刚果红的去除效应研究

4.1 实验材料

4.2 实验方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小节

第五章 甲苯在间歇式反应装置中的光氧化降解研究

5.1 实验装置

5.2 甲苯的降解率测定

5.3 结果与分析

5.4 甲苯光降解产物机理初步分析

5.5 本章小结

第六章 在连续式反应装置中TiO2/Ti/NF光催化剂对甲苯降解研究

6.1 实验装置

6.2 实验流程及实验指标

6.3 结果与分析

6.4 TiO2/Ti/NF催化剂的失活与再生

6.5 TiO2/Ti/NF光催化降解甲苯机理初步探讨

6.6本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文

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致谢