活性炭光再生技术与TiO——活性炭协同作用机制研究

摘要

该文主要研究了锐钛型TiO<,2>光催化剂的改性及以改性TiO<,2>为催化剂,在紫外光辐射下进行活性炭的光再生.并在此基础上,探索活性炭的光再生机理.与TiO<,2>-活性炭协同作用机制.以亚甲基蓝为模型化合物,通过对二种典型光催化剂;正元纳米TiO<,2>及Aldrich公司TiO<,2>的催化活性评价,确定催化活性较高的Aldrich公司TiO<,2>为光催化剂,以之进行改性及活性炭光再生研究.并分析了正元纳米TiO<,2>催化活性较低的原因.研究了热处理和贵金属沉积对催化剂活性的影响.分析了贵金属学沉积对光催化剂活性的影响机理.通过比较热处理及贵金属沉积对催化剂活性的影响.证明贵金属沉积对光催化剂的改性效果要大大好于热处理.以TiO<,2>和Ag-TiO<,2>为光催化剂,主波长257nm的紫外杀菌灯为光源,亚甲基蓝,苯酚为模型化合物,分别研究木质,煤持活性炭在悬浮钛体系及负载体系的光再生.在光催化氧化反应中,对于大多数有机物而言,光催化主要反应发生在光催化剂粒子表面,只要很少一部分反应发生在反应液中.因此,底物在光催化剂表面的预吸附具有重要意义,光催化剂负载体系的光再生效果好于悬浆体系.在TiO<,2>--活性炭复合体系中,因活性炭的吸附作用为光催化剂TiO<,2>提供的高浓度的环境产生二者协同作用机制的主要原因.

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1活性炭

1.1.1活性炭的结构

1.1.2活性炭的孔结构

1.1.3活性炭的化学组成

1.1.4活性炭的吸附动力学

1.1.5活性炭作为吸附剂的特点

1.1.6活性炭在环境保护方面的应用

1.1.7活性炭的再生

1.1.8再生效率评价方法

1.2 TiO2光催化技术

1.2.1纳米TiO2光催化降解有机污染物机理

1.2.2 纳米TiO2的制备方法

1.2.3光催化剂改性研究

1.2.4光催化影响因素研究

1.2.5有机污染物的光催化降解

1.2.6光催化反应器

1.2.7光催化技术发展方向

1.2.8光催化技术存在问题

1.3研究课题的提出

第二章 研究内容、仪器及分析方法

2.1研究内容及评价指标

2.2测试项目及分析方法

2.2.1亚甲基蓝浓度测定

2.2.2苯酚浓度测定

2.3主要试剂

2.4主要仪器

第三章 二氧化钛光催化剂的确定及改性研究

3.1光源的确定

3.2光催化剂TiO2活性评价

3.2.1模型化合物溶液的配制

3.2.2光催化剂TiO2活性评价方法

3.2.3光催化剂TiO2活性评价结果

3.3光催化剂TiO2的改性研究

3.3.1热处理对TiO2光催化活性的影响

3.3.2表面修饰对TiO2光催化活性的影响

3.4光催化剂表征

3.4.1 X射线衍射分析

3.4.2扫描电子显微镜观察

3.5小结

第四章 木质活性炭光再生

4.1活性炭的选择

4.2模型化合物的选择

4.3再生效果评价

4.4饱和活性炭的制备

4.4.1饱和活性炭的制备

4.4.2饱和活性炭亚甲基蓝吸附量的计算

4.5光催化剂负载型活性炭的制备

4.5.1光催化剂的负载方法

4.5.2光催化剂负载型活性炭的合成

4.5.3光催化剂负载量的测定

4.6木质活性炭的光再生

4.6.1悬浆体系活性炭的光再生

4.6.2光催化剂负载型活性炭的光再生

4.7木质活性炭光再生效果测定

4.7.1再生炭的亚甲基蓝溶液吸附

4.7.2再生炭的亚甲基蓝溶液吸附量计算

4.7.3再生率(吸附回复率)的计算

4.8影响木质活性炭光再生效果的因素分析

4.8.1再生温度对光再生效果的影响

4.8.2再生时间对再生效果的影响

4.8.3光催化剂活性对光再生效果的影响

4.8.4催化剂使用方式对再生效果的影响

4.8.5活性炭粒度对再生效果的影响

4.8.6再生次数对再生效果的影响

4.8.7pH值对再生效果的影响

4.8.8外加氧化剂对再生效果的影响

4.9小结

第五章 煤质活性炭的光再生

5.1吸附剂的选择

5.2污染质的选择

5.3苯酚的浓度测定

5.4煤质活性炭吸附苯酚值的测定

5.5煤质活性炭的吸附平衡

5.5.1吸附质浓度的确定

5.5.2平衡时间的确定

5.6煤质活性炭光再生试验

5.6.1悬浆体系煤质活性炭的光再生

5.6.2负载体系煤质活性炭的光再生

5.7小结

第六章 仪器检测与分析

6.1负载活性炭的扫描电子显微镜观测

6.2苯酚降解中间产物紫外光谱分析

6.3苯酚降解产物的气液质谱分析

6.3.1苯酚降解产物的液相色谱分析

6.3.2苯酚降解产物的气相色谱——质谱分析

6.4亚甲基蓝降解产物的气液质谱分析

6.5再生活性炭孔隙结构分析

6.6小结

第七章 活性炭的光再生机理与TiO2——活性炭协同作用机制研究

7.1活性炭光再生机理

7.1.1 TiO2光催化氧化历程

7.1.2活性炭光再生机理

7.2 TiO2——活性炭协同作用机制研究

7.2.1光催化氧化反应发生的位置

7.2.1TiO2光催化过程中底物预吸附的意义

7.2.3 TiO2——活性炭协同作用机制

第八章 结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

博士期间发表论文

致谢