无机阴离子对TiO2光催化降解苯酚的影响研究

摘要

光催化氧化技术是一种新型的环境污染治理技术，具有无二次污染、可降解几乎所有的有机污染物等优点，目前已经证实其在废水处理、空气净化等诸多方面有现实和潜在的应用价值，受到了国内外的广泛关注。在常用的各种催化剂中，TiO2在紫外光下具有很强的光催化能力，可以降解有机污染物，光解水制氢等，所以人们非常希望这项技术能够早日应用到实际废水的处理中去，然而在实际工业废水中通常会含有多种有机、无机离子，这些离子很容易造成催化剂活性降低。
　　本文将德国德固赛公司生产的纳米TiO2于500℃活化2h，比较了活化与未活化的TiO2对苯酚的光催化活性，发现活化能提高TiO2的光催化活性。以苯酚作为目标污染物，纳米TiO2作为光催化剂，固定污染物初始浓度、催化剂用量、光照强度和辐照时间，考察水中常见无机阴离子(SO42-、NO3-、H2PO4-、HCO3-和CO32-)对TiO2光催化降解苯酚的影响,发现SO42-和NO3-对光催化活性影响不大，H2PO4-可以显著提高光催化活性，而HCO3-和CO32-则降低TiO2的光催化活性，并且提出影响机理。
　　同样，研究了卤族无机阴离子(F-、Cl-、Br-、I-、ClO4-、ClO3-和BrO3-)对TiO2光催化降解苯酚的影响，发现F-、Cl-、Br-和I-不同程度地抑制了苯酚的光催化反应，而ClO4-、ClO3-和BrO3-则不同程度地促进了苯酚的光催化降解。
　　本文还研究了不存在无机阴离子和存在各种无机阴离子条件下，TiO2在紫外光下光催化降解苯酚的反应动力学，发现无论无机阴离子存和不存在，苯酚的反应均属于一级反应。

目录

无机阴离子对TiO2光催化降解苯酚的影响研究

STUDY ON THE EFFECT OF INORGANIC ANIONS ON THE PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF PHENOL BY TiO2

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究的目的及意义

1.3 光催化反应基本原理

1.4 国内外相关技术发展研究现状

1.4.1 纳米TiO2光催化剂的研究进展

1.4.2 光催化反应活性的影响因素

1.5 本课题的主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验药品与仪器

2.2 光催化剂纳米TiO2

2.3 实验装置

2.3.1 光源

2.3.2 反应器

2.3.3 防护装置

2.4 实验方法

2.5 本章小结

第3章 水中常见阴离子对光催化的影响

3.1 引言

3.2 实验结果与分析

3.2.1 纳米TiO2活化前后光催化活性的比较

3.2.2 SO42-和NO3-对TiO2光催化降解苯酚的影响

3.2.3 H2PO4-、HCO3-和CO32-对TiO2光催化降解苯酚活性的影响

3.3 本章小结

第4章 卤族阴离子对光催化的影响

4.1 引言

4.2 实验结果与分析

4.2.1 F-、Cl-、Br-和I-对光催化活性的影响

4.2.2 BrO3-、ClO3-和ClO4-对光催化活性的影响

4.3 本章小结

第5章 反应动力学研究

5.1 引言

5.2 苯酚的光催化动力学方程

5.3 水中常见无机阴离子存在下苯酚的光催化动力学方程

5.4 卤族无机阴离子存在下苯酚的光催化动力学方程

5.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致 谢