中空二氧化钛光催化剂的制备及光催化--生物耦合体系中三环唑的降解

摘要

本文采用硬模板法成功合成纳米中空TiO2，其空腔尺寸为350 nm，TiO2壁厚可通过控制前驱体钛酸四丁酯(TBOT)的量调控(10-30 nm)，且经过改变煅烧温度有效调控TiO2的晶型及结晶度。SEM和XRD结果表明:随着TBOT投加量的增加，TiO2壁厚先增加后减小;随着煅烧温度的升高(500-900℃)，结晶度随之增加，且TiO2均呈现锐钛矿晶型。光电流测试及亚甲基蓝(MB)、三环唑降解实验表明:纳米中空TiO2具有优异的光催化性能，且对MB表现出较好的吸附性。 针对农药废水存在成分复杂、高浓度、高毒性及难以生物降解等问题，本文开发构建了光催化氧化-生物耦合工艺，研制了一套新型反应器，并以三环唑作为目标污染物，实现了对三环唑农药废水的高效处理。研究比较了光催化-生物耦合系统中三种降解模式下对不同浓度三环唑的降解及TOC降解效果:单独光催化氧化(P)，单独生物降解(B)以及光催化-生物耦合(P&B)。实验结果表明:单独光催化系统对三环唑有一定的降解，单独生物系统对低浓度三环唑有微量降解，但无法降解高浓度三环唑，且单一降解模式对TOC降解无效果。光催化-生物耦合系统对三环唑及TOC降解效果显著，20 mg/L三环唑在5h内被降解完全，TOC去除率高于50％。随着三环唑浓度的升高，降解所需时间相应延长。反应器连续流实验表明，当反应器内只存在生物降解时，三环唑降解率为15％。光催化-生物耦合时，三环唑浓度开始明显下降并在一个水力周期后保持稳定，降解率100％。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1研究背景

1．1．1农药废水现状

1．1．2三唑类杀菌剂介绍

1．2光催化氧化技术

1．2．1光催化氧化介绍及原理

1．2．2光催化剂种类

1．2．3二氧化钛光催化活性的影响因素

1．3光催化氧化-生物耦合降解难降解有机污染物

1．3．1光催化氧化-生物耦合体系的提出

1．3．2反应体系设计及应用

1．3．3反应器存在的问题

1．4本课题研究的意义及主要内容

1．4．1研究意义

1．4．2本课题研究的主要内容

2纳米中空二氧化钛光催化氧化降解三环唑实验研究

2．1材料与方法

2．1．2中空二氧化钛的制备路线及步骤

2．1．3样品的表征及光催化性能研究

2．1．4测试方法

2．2实验结果与讨论

2．2．1纳米中空二氧化钛制备及形貌观察

2．2．2纳米中空二氧化钛壁厚调控

2．2．3纳米中空二氧化钛晶型及结晶度调控

2．2．4傅里叶变换红外光谱以及氮吸附表征

2．2．5壁厚对降解亚甲基蓝的影响

2．2．6煅烧温度对降解亚甲基蓝的影响

2．2．7光电流及紫外分光光度表征

2．2．8纳米中空二氧化钛光催化氧化降解三环唑

2．3本章小结

3一体式光催化循环床生物膜反应器

3．1材料与方法

3．1．1实验所用的仪器与药品

3．1．2反应器介绍

3．1．3微生物载体及催化剂载体的选择

3．1．4 TiO2的制备及负载

3．1．5生物膜培养

3．1．6三环唑序批降解实验

3．1．7三环唑连续流降解实验

3．1．8测试方法

3．2实验结果与讨论

3．2．1溶胶凝胶TiO2煅烧温度对光催化的影响

3．2．2光催化剂固定

3．2．3微生物驯化降解三环唑

3．2．4序批实验三环唑降解

3．2．5序批实验TOC降解

3．2．6连续流降解三环唑

3．3本章小结

4结论与建议

4．1结论

4．2建议

致谢

参考文献

附录