纳米技术在污水处理中的应用研究

摘要

光催化氧化法是近30年来应用于废水领域的一种新型高效的处理方法,利用此法处理高浓度难降解废水可得到较好的处理效果,因此引起了国内外环保工作者的广泛重视.本课题把增加比表面积作为提高光催化效率的一种途径.采用聚丙烯多面球为载体,加大了污染物与光催化剂的接触面积,提高了光催化效率.将纳米TiO<,2>粉末涂覆于多面球表面使之固化,解决了悬浮态与水难分离的缺点.采用溶胶凝胶法在空心玻璃球表面镀膜,采用偶联剂法在聚丙烯多面球表面镀膜,通过X射线衍射(XRD)对制备的膜进行表征;考察不同方法制备的膜对阳离子金黄染料的降解效果,根据降解效果,考察膜的活性;结果发现偶联剂法制备的膜活性高于溶胶凝胶法制备的膜的活性;调节不同的反应条件,考察溶液初始浓度、溶液pH值、曝气、H<,2>O<,2>用量、乙醇用量、Fe<'3+>用量、Ag<'+>用量、光照强度、循环流量等对脱色率的影响;初始浓度对脱色率有较大的影响,初始浓度越低,相同时间内脱色率越高,在低浓度范围内初始浓度对脱色率的影响较大.随pH值的升高,脱色率增加,碱性条件下具有较高的脱色率;曝气可以增加传质作用,使催化剂、羟基自由基和污染物充分接触;同时曝气还可以增加水中的溶解氧,可以捕获电子,减少电子、空穴的复合率,从而提高脱色率.H<,2>O<,2>是电子的有效接受体,它还能从多方面生成具有强氧化能力的·OH,从而提高脱色率.加入自由基清除剂(C<,2>H<,5>OH)后,脱色率降低,而且随乙醇量的增加,脱色率将越来越低.微量Fe<'3+>,Ag<'+>的加入可以提高脱色率,但当其浓度超过一定值后,脱色率反而下降;随着光照强度的增强,脱色率提高,但是光强过大,对降解不利,同时造成能源的浪费.

目录

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1课题来源

1.2研究背景

1.2.1 TiO2光催化氧化法机理

1.2.2国内外研究现状及趋势

1.2.3提高TiO2光催化氧化效率的途径

1.2.4光催化氧化法的应用

1.2.5光催化氧化技术存在的问题

1.3立题意义

1.4研究目的

第二章实验内容设计

2.1实验装置

2.2实验仪器与试剂

2.3实验内容

2.4催化剂的表征

2.4.1晶粒尺度和晶相组成

2.5分析方法

2.6实验方法

第三章催化剂的制备、表征及降解效果比较

3.1溶胶凝胶法

3.1.1溶胶凝胶的影响因素

3.1.2 TiO2薄膜的制备

3.2偶联剂法

3.2.1 TiO2薄膜的制备

3.3催化剂用量及光源高度的确定

3.3.1催化剂用量确定

3.3.2光源高度确定

3.4两种制备方法对阳离子金黄染料脱色率效果比较

3.5悬浮型和偶联剂法脱色率效果比较

3.6光催化氧化法与直接光解法效果比较

3.7本章小结

第四章光催化反应影响因素

4.1影响因素分析

4.1.1初始浓度对脱色率的影响

4.1.2曝气对脱色率的影响

4.1.3 H2O2用量对脱色率的影响

4.1.4 pH值对脱色率的影响

4.1.5自由基清除剂对脱色率的影响

4.1.6 Fe3+投加量对脱色率的影响

4.1.7 Ag+投加量对脱色率的影响

4.1.8光照强度对脱色率的影响

4.1.9多面球直径对脱色率的影响

4.2正交实验结果与讨论

4.3催化剂的活性实验

4.4光源内置式实验

4.4.1光源内置式与光源外置式实验结果比较

4.4.2循环流量对脱色率的影响

4.5本章小节

第五章光催化反应动力学

5.1光催化反应动力学模型

5.2实验结果与动力学分析

5.2.1动力学参数确定

5.2.2动力学方程的确定

5.3本章小结

第六章结论和建议

6.1结论

6.2建议

参考文献：

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