有机颜料光催化降解的研究

时间:2017-02-25 01:20 作者: 点击:次

含有机颜料的废水难于生化降解,研究有机颜料固体颗粒光催化氧化降解的报告很少。本论文研究了有机颜料光催化氧化降解过程。所选用的颜料为颜料艳红6B(C.I.Pigment Red 57:1,R6B),以纳米TiO_2(A101,锐钛型)为光催化剂,高压汞灯为光源(主波长365 nm)。实验中考察了水溶液的pH值、TiO_2浓度、颜料浓度、紫外光强度及各种添加剂(电子捕获剂、表面活性剂)对降解过程的影响。在250 ml敞口烧杯中,加入一定量的R6B粉末、TiO_2、各种添加剂及调好pH值的去离子水,在暗处磁力搅拌混合0.5 h后,启动烧杯侧面的高压汞灯光照,开始光催化降解实验。单一颜料降解体系中,随着颜料自身浓度的增加,其降解褪色速度减慢;随着TiO_2浓度的增加,颜料的降解褪色速度加快,适宜浓度为2.0 g/L;随着光强度的增加,颜料的褪色时间缩短,二者呈线性关系;在酸性或碱性条件下,颜料降解褪色速度较快。过硫酸铵的加入可明显提高水溶性差的R6B的降解速度,以酸性条件较适宜。H2O_2的加入可提高R6B的降解速度;并且TiO_2/UV/H2O_2要比TiO_2/UV或者H2O_2/UV体系有效得多;升高降解温度可提高TiO_2的重复使用次数及H2O_2的利用率。阴离子表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠(DBS)及十二烷基磺酸钠(SDS)的加入降低了R6B的降解速度;同时其自身也被降解。阳离子表面活性剂四丁基溴化铵(TBAB)及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的加入加快了R6B的降解速度,但其自身并不降解。非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)的加入,在酸性条件下,明显加快了R6B降解速度;碱性条件下,抑制R6B的降解;OP-10也同时被降解。讨论了表面活性剂与R6B/TiO_2之间的相互作用的历程,以阳离子表面活性剂为例,给出了二者与TiO_2之间的吸附模型。
光催化氧化 有机颜料 二氧化钛 电子捕获剂 表面活性剂
第一章 前言7-8
第二章 文献综述8-24
2．1 研究历史和背景8
2．2 半导体光催化的原理8-11
2．3 反应机理11-14
2．4 光催化反应的影响因素14-20
2．4．1 催化剂种类14
2．4．2 催化剂用量14-15
2．4．3 pH 值的影响15-16
2．4．4 外加电子捕获剂16-17
2．4．5 无机盐17
2．4．6 表面活性剂17-18
2．4．7 染料结构18-19
2．4．8 反应温度19-20
2．5 染料结构破坏路径20-22
2．5．1 一般情况20
2．5．2 N-脱烷基降解20-22
2．5．3 可见光照射下的分解机理22
2．6 本文工作22-24
第三章 实验部分24-32
3．1 仪器及试剂24-25
3．2 光催化反应的实验方法25-27
3．2．1 悬浊法25-26
3．2．2 电子捕获剂的影响实验26
3．2．3 表面活性剂的影响实验26
3．2．4 干混法26
3．2．5 糊状混合法26-27
3．3 分析方法27-32
3．3．1 颜料降解程度跟踪27
3．3．2 阴离子表面活性剂的检测(Jones 亚甲基蓝测定法)27-29
3．3．3 阳离子表面活性剂的检测(JIS 亚甲基蓝法)29-30
3．3．4 非离子表面活性剂OP-10 的检测30-32
第四章 结果与讨论32-56
4．1 悬浊法颜料单一组分的光催化氧化32-35
4．1．1 TiO_2浓度对降解的影响32-33
4．1．2 颜料浓度对降解的影响33-34
4．1．3 pH 值的影响实验34-35
4．1．4 紫外光强度对降解的影响35
4．2 悬浊法复合体系光催化氧化35-55
4．2．1 外加电子捕获剂对降解的影响35-39
4．2．1．1 (NH_4)_2S_2O_8的加入对光催化降解的影响35-37
4．2．1．2 H_2O_2对光催化降解的影响37-39
4．2．2 阴离子表面活性剂对降解的影响39-42
4．2．2．1 pH 值对降解的影响39-41
4．2．2．2 表面活性剂浓度对降解速率的影响41-42
4．2．3 阳离子表面活性剂对R6B 降解的影响42-48
4．2．3．1 表面活性剂浓度对R6B 降解的影响42-45
4．2．3．2 pH 值对R6B 降解的影响45-47
4．2．3．3 表面活性剂的碳链长度对R6B 降解速度的影响47-48