納米二氧化鈦處理印染廢水的研究
摘要：以普通載玻片為基底材料，負(fù)載態(tài)和懸浮態(tài)的納米二氧化鈦（VK-TA18）／普通二氧化鈦被用于處理甲基紅模擬印染廢水，實驗結(jié)果表明：納米二氧化鈦（VK-TA18）的脫色效果明顯優(yōu)于普通的二氧化鈦，適當(dāng)增加負(fù)載量和處理時間，負(fù)載態(tài)的處理效果與懸浮態(tài)相當(dāng)。150 mL模擬印染廢水中，加入3塊納米Ti02負(fù)載最1 mg／cm2的普通載玻片，3—5 mL Cl02或H202：，紫外光照60 min后，脫色率達到99．2％。
1977年，Frank等將半導(dǎo)體材料用于催化光解污染物并取得了突破性進展，為光催化氧化技術(shù)在污染治理方面奠定了理論基礎(chǔ)。在眾多半導(dǎo)體材料中，TiO2 ，因其光催化活性高、穩(wěn)定性好、且對人體無毒、價廉等獨特的優(yōu)點，成為近年來國內(nèi)外研究最活躍的光催化材料。
印染廢水中的有機物含量高、色度深、毒性大，難生物降解的有機物成分高，傳統(tǒng)水處理工藝中采用的吸附、絮凝及生物氧化法往往不能達到滿意的處理效果。黃惠莉等-研究表明，利用光催化氧化法處理印染廢水，常溫常壓下就能徹底破壞有機物，具有氧化效率高、分解速度快等優(yōu)點，應(yīng)用前景廣闊。早期光催化氧化的研究，多以懸浮相光催化為主，體系較為簡單方便，催化劑效率較高，但是半導(dǎo)體催化劑的粉末極小，在水溶液中易于團聚，需不停地攪拌，也難以回收，活性成分損失較大。而且懸浮粒子對光線的吸收阻擋影響了光的輻射深度，在反應(yīng)后要經(jīng)過過濾、離心和沉降等方法進行分離，處理步驟復(fù)雜，費用較高，故很難成為一項適用的水處理技術(shù)。近幾年，人們開始將目光轉(zhuǎn)向在基體上做成膜或以微粒狀吸附于載體上的固定相催化劑的研究是解決液相和懸浮相催化劑的分離回收的有效途徑。因此，光催化的負(fù)載技術(shù)對實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用具有重要的實際意義。
本研究以普通載玻片為基底材料，采用溶膠一凝膠法制備了納米TiO2(VK-TA33)：玻璃負(fù)載薄膜，將其用于處理甲基紅模擬的印染廢水，取得了較好效果，對主要影響因素及機理進行了探索，并與懸浮態(tài)粉體納米TiO2：和普通TiO2：進行了比較研究，為進一步工業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
3 結(jié) 論
(1)普通玻璃負(fù)載的納米TiO2：對模擬的工業(yè)印染廢水．甲基紅溶液有明顯的光催化降解效果，單位面積負(fù)載量在1 mg/cm2以下時，負(fù)載量的增加有利于甲基紅溶液光催化脫色率的提高，并解決了納米粉體加入溶液回收難的問題。
(2)通過研究不同光源和光照時間的脫色效率，首次提出了由光源決定的光催化活性激發(fā)理論，結(jié)合非均相催化反應(yīng)描述了納米TiO2：光催化氧化甲基紅的過程，解釋了不同光源輻照時脫色率變化曲線不同的問題，發(fā)現(xiàn)在納米TiO2：光催化活性被較大程度激發(fā)時，脫色反應(yīng)由吸附過程控制，而納米光催化劑的活性被激發(fā)程度如何衡量，還需要進一步研究。
(3)適量加入催化氧化助劑CIO2：或H202：，能夠大大提高納米TiO2：光催化氧化效率，縮短印染廢水處理時間，使得納米TiO：負(fù)載與粉體的處理效率相近，為進一步工業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
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