球磨法制备Y3+/TiO2光催化剂及处理海水养殖废水

摘要

采用机械球磨法制备Y3+修饰TiO2光催化剂,利用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对其进行表征,在紫外光下,以亚甲基蓝(MB)为去除物来考察催化剂活性并优化球磨工艺.将最佳条件下制得的Y3+/TiO2光催化剂负载于不同半径的塑料浮球上,分别在紫外光和模拟太阳光照射下处理海水养虾废水,通过CODCr(chemical oxygen demand)及三维荧光观察有机物含量变化.结果 表明,当Y3+的物质的量分数为2％,球磨时间4h,球料质量比4∶1,转速为500 r·min-1时,MB光催化降解反应速率常数可达0.111 3 min-1,是纯TiO2的4.2倍.由UV-Vis DRS、XPS、N2吸附-脱附、XRD、SEM等表征结果显示,2％Y3/TiO2样品的禁带宽度降低至3.05 eV,光吸收发生红移,并产生可见光响应,表面吸附氧含量明显增加,比表面积增大到104 m2·g-1.采用纯TiO2及2％Y3+/TiO2为光催化剂处理养虾废水,在可见光和紫外光下CODCr的去除率分别为14.7％和18.8％、26.9％和37.5％.考察3种直径分别为1、2、3 cm负载Y3+/TiO2浮球的光催化效果,显示直径为2 cm浮球效果最佳,CODCr去除率可达38.5％.