活性炭/Fe-TiO2节能型光催化处理三氯甲烷的实验研究

摘要

众所周知，水是地球上最丰富的资源之一，但人类可利用的水资源量却是紧缺的，而且随着经济的发展，水资源的污染导致水环境形势严峻，因此，降解水体中的有毒有害物质成为了全人类社会所关注的热点。
　　本文采用氯离子选择电极和气相色谱两种分析方法进行对比，研究了铁屑投加量对降解三氯甲烷的影响，并选择节能环保的自然光做光源，将自制二氧化钛为原料，负载于珍珠岩上，同时加入零价铁使其吸收光谱红移，利用活性炭的吸附能力，使局部的三氯甲烷浓度增大，以提高降解三氯甲烷反应速度为目的。并研究零价铁粒径、零价铁的投加量、二氧化钛粒径、二氧化钛投加量、活性炭投加量对水中微量三氯甲烷降解效果的影响规律，得到了最佳实验参数，在此基础上，设计了正交实验，得到了去除三氯甲烷的最佳组合，并利用四种模型（L—H、0级、1级、2级）对零价铁粒径、投加零价铁量、二氧化钛粒径、二氧化钛投加量、活性炭投加量、pH、三氯甲烷初始浓度等因素进行拟合及分析，得出结论如下：
　　1、本实验采用了氯离子选择性电极和气相色谱两种分析方法，对铁屑投加量对反应的影响分别做了研究，并得出了相同的结论，即三氯甲烷去除率随着投加零价铁量的增加先增大后减小，并且均为二级反应拟合最好，100目8g零价铁去除高浓度三氯甲烷（150mg/L）的去除率为23.6％，100目0.075g零价铁去除蒸馏水中微量三氯甲烷的去除率为37.4%。
　　2、本实验研究了零价铁粒径、投加零价铁量、二氧化钛粒径、二氧化钛投加量、活性炭投加量各因素对降解三氯甲烷的影响规律，在此基础上，设计正交实验，得出四个因素的影响主次顺序为CHCl3浓度、活性炭量、二氧化钛量、零价铁用量，最佳组合为0.095g零价铁、0.08g二氧化钛、2g活性炭、36.39μg/L CHCl3溶液，并得到三氯甲烷的最佳去除率为88.6%。
　　3、将二氧化钛负载于活性炭对三氯甲烷的去除率明显低于二氧化钛负载于珍珠岩上的去除率，并且二氧化钛在太阳光下仍能被激发产生空穴电子对降解三氯甲烷，在太阳光下三氯甲烷去除率比黑暗条件下高18.62%，并且二氧化钛催化剂在零价铁辅助催化条件下的吸光面积明显增加，已与零价铁反应的负载型TiO2的吸光面积比未与零价铁反应的负载型 TiO2的吸光面积增加45.3%，实验中未用到人工光源，并且价廉的铁屑被充分利用，因此达到了节能目的。

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第一章 绪论

1.1 三氯甲烷介绍

1.2 零价铁在降解有机污染物领域的研究现状

1.3 光催化氧化技术的研究进展

1.4 活性炭在降解有机污染物领域的研究现状

1.5 研究的背景及意义

1.6 本章小节

第二章 实验器材与方法

2.1 实验试剂与仪器

2.2 分析三氯甲烷方法

2.3 降解三氯甲烷的评价指标

2.4 本章小节

第三章 三氯甲烷降解的影响因素研究

3.1 引言

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 零价铁/二氧化钛/活性炭体系降解三氯甲烷的反应动力学研究

4.1 引言

4.2 动力学模型推导

4.3 零价铁对降解三氯甲烷反应动力学模型拟合情况

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢