探析二氧化钛晶须的制备及光催化处理废水研究

《探析二氧化钛晶须的制备及光催化处理废水研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、南京工业大学博士学位论文二氧化钛晶须的制备及光催化处理废水研究姓名：杨祝红申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：陆小华;冯新20030601南京工业大学博士学位论文摘要以二氧化钛为代表的纳米半导体光催化处理废水技术，尤其是在处理水中痕量难降解有机污染物方面已为世人所公认。但是要真正大规模应用还存在以下主要问题：1)Ti02纳米颗粒的高活性与分离回收问题；2)大规模低成本的光催化剂制备问题：3)产业化过程的放大问题及处理废水的成本问题等，这些问题使得光催化技术在废水处理方面的应用一直停滞不前。从四钛酸钾晶

2、须前驱体出发，利用离子交换法得到的既具有微米级尺寸的形貌，又具有纳米结构的Ti02晶须有望成为解决以上问题的新型光催化剂。本文的主要工作是探索适合于大规模制各高质量Ti02晶须的方法及其在光催化降解含有机污染物废水中的应用。在Ti02晶须制备方面，本文提出了适合于大规模生产的离子交换热力学模型，即只要控制物料的初始水合比和溶液的pH值就可达到控制固相中钾含量的目的，保证了Ti02晶须的质量，同时解决了原模型需要在线测定溶液中K+浓度的问题。通过模型分析和实验验证获得的结果为，平衡时固相中钛钾摩尔比随初始水合

3、比及溶液酸性的增强而增加，提出了采用多级水合定向控制和合成Ti02晶须的最优生产工艺。当溶液的pH值为2时，经过初始水合比分别为lO倍、20倍、30倍的水三次水合后，可得到钾含量低于O．5wt蹦的高质量Ti02晶须；而原模型采用一次水合工艺，需川大约1000倍的水稀释，才能使溶液L}_l_『，l，+的浓度符合制备上述要求的Ti02晶须。在将Ti02晶须用于废水处理方面，分别以甲基橙和氯仿作为模型代表物，研究了改性Ti02晶须在印染废水和饮用水净化处理方面的光催化活性。研究结果表明，经过150"CH‘油热处理

4、后Ti02晶须的主晶相为Hffi8017，比表面积为127m2／g，其中小于1ntn的微孔的比表面积为79m2／g，其光催化降解甲基橙的活性优于P25(Ti02，Degussa公司)，但是该Ti02晶须的光催化活性摘要不能持久稳定，使月j两次即失活。Ti02晶须经铂掺杂表面改性后，光催化活性和稳定性都得到了大幅度的提高，同时发现氧气作为反应中的电子受体，对光催化降解氯仿的效率有着极其重要的影响。如果降解过程中没有氧气的参与，掺铂量为O．5wt％的Ti02晶须对氯仿的降解率不足25％；Jnf同样的光傩化剂．神

5、：通氰‘C预饱和后，划氯仿的降『觯术则．曲达98．44％，址I】i『靠的4．5侣。,}111"／条仆

6、、巫复使)lJ)k次后，泼催化荆对氯仿的降解率仍能维持在90％以上。发明了基于Ti02晶须的连续光催化反应装置，并建立了相应的废水处理技术，其特点是；废水在光反应管rlJ以平推流方式流动，取代了传统的反应效率低下的全混流方式，因此具有较高的反应器效率。在相同条件下，与小试装置相比，处理废水效率提高5倍以上。在此基础上完成了日处理200吨印染废水处理装置的初步设计。关键词：二氧化钛品须制徭光催化氯仿废水处理反

7、应器南京3-业大学博士学位论文ABSTRACTItiswell-knownthatphotocatalytictechniqueofnano—semiconductorissuitabletodegradeorganicpollutants．However,therearemanyproblemsinlarge—scaleapplication，whichmakephotocatalytictechniqueinwastewaterapplicationstagnant．Threemainpossibler

8、easonscouldaccountforthisphenomenon．OnepossibleteasenisthatitishardtoseparateTi02nanoparticlewithhighphotocatalyticactivityfromthesystem．AnotherpossiblereasoniSthatitiShardtopreparethephotocatalystcheaplyinlargescale．Thethirdpossiblereasonisthatitishardtos

9、olvetheproblemaboutmagnificationinindustrializationprocessandtoreducethecostofpurifyingwastewaterInordertosolvetheaboveproblems，ourresearchgroupdidalolofresearch．Firstly,theK2Ti409whiskerwastakenastheprecurso