改性納米二氧化鈦光催化處理造紙廢水的研究.pdf

1、造紙廢水排放量大，成分復雜，處理過程難度較大。其中含有較多威脅人類健康的化學成分，如帶苯環(huán)的酚類、烷類和酯類物質。近年來，環(huán)境污染形勢日益嚴峻，國家對制漿造紙企業(yè)提出了更高的要求，廢水排放指標更加嚴格，使得污水處理系統(tǒng)必須在現有基礎上繼續(xù)強化。光催化降解造紙廢水是一條可行之路，光催化劑材料種類繁多，其中二氧化鈦因廉價易得、污染性小、化學穩(wěn)定性高等優(yōu)點，成為半導體光催化劑的最佳選擇。但是二氧化鈦的帶隙較寬(3.2eV)，對可見光的響應較低

2、，僅利用太陽光中含量很少的紫外光，使其光降解效率較低。近年來對二氧化鈦的摻雜改性成為了研究熱點，二氧化鈦改性后對可見光有一定程度的響應，并且可以提高光生電子和空穴的分離和捕獲能力，彌補光生電子和空穴極易復合的缺陷，提高二氧化鈦光催化效率。本文制備了鈰(Ce)、氟(F)摻雜納米二氧化鈦光催化劑，并通過降解各種有機物考察其光催化性能，最后用于造紙廢水深度處理實驗，具體內容如下:
　　采用溶膠凝膠法制備鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑，其光

3、降解性能由造紙廢水的化學需氧量(CODCr)和色度降解率體現。正交實驗產生的光催化劑最佳配比為:鈰摻雜量1％，氟摻雜量6％，煅燒溫度550℃。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、透射電鏡(TEM)、紫外可見分光光度計(UV-Vis)等，對催化劑進行摻雜種類、摻雜量、表面形態(tài)等特性的表征。結果表明:鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑的主晶相為銳鈦礦型;該催化劑較市售納米二氧化鈦顆粒較小，分布更加均勻;從紫外可見分光

4、光度計表征的結果來看，鈰氟摻雜納米二氧化鈦的吸收帶邊發(fā)生了明顯紅移，在部分可見光范圍內（400-500nm之間）有很強的吸收。
　　對鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑降解幾種有機物（酚類、氨基類、芳香類、酮類、酯類）的性能進行測試。結果表明:鈰氟摻雜納米二氧化鈦對這幾種有機物均有降解作用，但降解所需時間不同，降解程度不同。
　　探索了鈰氟摻雜納米二氧化鈦顆粒光降解造紙廢水的影響因素，深入研究作用機理，確定處理造紙廢水過程中的最佳

5、工藝條件:廢水初始pH值為4，催化劑添加量為1.0g/L，光照時間為50min，色度去除率達到95.5％，CODCr去除率達到90.3％。采用浸漬提拉法制備鈰氟摻雜納米二氧化鈦薄膜，將其應用于造紙廢水深度處理，結果表明:廢水pH值為4，光照時間為70min時，色度和CODCr去除率達到最大值。并對其進行重復利用測試實驗，結果顯示，光催化劑薄膜重復利用6次后去除率仍在50％以上。
　　研究結果表明，鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑對造紙