N-Mn-TiO_(2)/AC粒子电极的制备及其降解性能研究

摘要

以传统活性炭(AC)粒子电极为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_(2)/AC粒子电极以及掺N、掺Mn、N-Mn共掺杂改性的TiO_(2)/AC粒子电极,并将几种粒子电极应用于三维光电系统,考察其对实际印染废水的处理性能。XRD表征结果表明,TiO_(2)成功负载于AC表面且以锐钛矿晶型为主,N元素并未取代晶格氧,而是进入TiO_(2)晶格间隙,加快了电荷转移,Mn元素则以间隙掺杂形式进入TiO_(2)晶格,加快了光生空穴(h^(+))的转移;SEM、EDS和FT-IR结果显示,相比TiO_(2)/AC粒子电极,N-Mn-TiO_(2)/AC粒子电极比表面积显著增大,含氧官能团明显增加;印染废水降解实验结果表明,当实际印染废水中COD、NH_(4)^(+)-N、TN分别为1600~1800、25~40、40~60 mg/L时,N-Mn-TiO_(2)/AC三维光电体系对COD、NH_(4)^(+)-N、TN的去除率分别为82.9%、93.7%、89.5%,废水处理能耗11.92 kW·h/m^(3);与TiO_(2)/AC、N-TiO_(2)/AC、Mn-TiO_(2)/AC光电体系相比,N-Mn-TiO_(2)/AC光电体系对COD的去除率分别提高了72.0%、19.8%、12.2%,对NH_(4)^(+)-N的去除率分别提高了79.2%、18.2%、7.2%,对TN的去除率分别提高了83%、17.9%、8.4%,而体系能耗分别降低了65.4%、61.5%、41.1%。