ACF负载纳米TiO2的制备及性能研究

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纳米TiO2(nano-TiO2)在光催化领域已经显示出广阔的应用前景,有选择性的进行掺杂已被证明是一种提高其光催化活性的极其有效的方法。将光催化剂固定化既可以解决催化剂回收难问题,还可以克服悬浮相催化剂稳定性差和容易中毒的缺点。采用传统的固定方法,量子效率往往降低,因而推广应用受到限制;最新的固定化的方法趋向于选择一些具有特殊性能的载体,利用这些载体的大比表面积,强吸附性能,使被降解物与催化剂接触机率增加,从而实现在同一反应器内,吸附和催化的有机结合,大大提高催化剂光降解效果,因此是非常有发展前途的新型光催化材料。本文旨在开展对二氧化钛非金属离子掺杂改性条件、光催化降解有机物动力学及ACF负载技术的研究,探索其最佳制备工艺条件,以期进一步充实光催化剂修饰改性技术、负载及有机污水治理方面的研究。 以四氯化钛、硫酸铵为主要原料,采用溶胶.凝胶法制备了SO42-/TiO2光催化剂,利用XRD、FT-IR进行了表征,并将其用于光催化降解水中微量次甲基蓝溶液。实验表明,SO42-离子的掺杂修饰,使纳米二氧化钛结构明显改善。与纯TiO2比较,改性样品X-衍射峰明显变宽。SO42-离子的修饰可能使表面自由能降低或表面物质扩散系数减小,从而抑制了表面的收缩或离子间的聚集,阻止了催化剂晶粒的长大,导致催化剂的比表面积增大。考察了不同降解工艺条件下纳米TiO2对次甲基蓝的脱色情况,发现光反应器为石英材质,催化剂添加量为1.0~1.5g/L时,对6~9mg/L的次甲基蓝溶液可达到最佳的降解脱色效果。常温情况下,对9mg/L的次甲基蓝溶液,纳米TiO2添加量为1g/L,在20W紫外灯照射2h后,次甲基蓝脱色率可达98.4%;可见光照射16h后,次甲基蓝脱色率可达56.9%。次甲基蓝溶液初始浓度在6~15mg/L的范围内,其光催化降解反应遵循表观一级反应动力学规律。反应的表观速率常数随着溶液初始浓度的增大而减小,半衰期随溶液初始浓度的增大而增加。 ACF吸附次甲基蓝的实验表明,ACF是一种很好的染料吸附剂,吸附次甲基蓝的效果很明显。吸附时,初始吸附速率很大,进而速率急剧减小,最后达到平衡状态。吸附符合Freundlich等温吸附方程,吸附过程符合准一级动力学吸附方程。次甲基蓝溶液
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