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复合型、负载型纳米TiO2的研究及在医院污水处理中的应用

2020-12-07阅读(950)

复合型、负载型纳米TiO2的研究及在医院污水处理中的应用

论文摘要

本论文主要研究了：以钛酸丁酯为原料，使用醇盐水解法和溶胶-凝胶法在450℃下煅烧制备纳米TiO2，通过降解甲基橙的实验比较光催化活性，结果显示醇盐水解法制备的纳米TiO2活性较高。以纳米TiO2作为基体，通过与Fe2O3、Fe3O4、SiO2以及Fe2O3／SiO2、Fe3O4／SiO2的复合，研究复合物和复合方法对纳米TiO2光催化活性的影响。得出复合物中TiO2的晶型无变化，仍为锐钛矿型；复合物中TiO2的粒径在纳米范围内；由实验结果可得出纳米TiO2与Fe2O3／SiO2或Fe3O4／SiO2的复合物比其中任何单一化合物与纳米TiO2的复合光催化活性高，因此，本实验条件下筛选出醇盐水解后制备的纳米TiO2与9％的Fe3O4的复合型催化剂具有较好的光催化活性，其比表面可达187m2／g。以Fe2O3、Fe3O4及SiO2作载体负载纳米TiO2制备负载型催化剂，对纳米TiO2的实际应用进行探索性研究。实验比较了不同载体、载体颗粒粗细及不同负载方式制备的催化剂的光催化活性；经XRD、SEM、ESCA和比表面测定，将大于200目的Fe3O4浸泡在钛酸丁酯和无水乙醇中制备的负载型催化剂具有较高的光催化活性。Fe3O4粒径在微米和纳米之间，表面的TiO2仍为锐钛矿型。研究了在紫外光光照下，复合11％SiO2的TiO2催化剂的光催化动力学：在多相光催化反应过程中，化学反应是在催化剂表面进行，在紫外光照下，反应物向催化剂表面的扩散、吸附、氧化和解吸等过程都对水体中污染物的降解有影响。实验结果说明在催化剂作用下，甲基橙的光催化分解过程的动力学表现符合一级反应的规律，表观活化能为10．34kJ／mol。将筛选出的具有较高光催化活性的负载型催化剂，应用于降解某医院产生排放的污水：经光降解实验发现，污水中的主要污染物均被不同程度的降解了，基本达到了《医疗机构水污染物排放标准（GB18466-2005 2006-01-01实施）》规定的排放标准。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 概述
  • 1.1 医院污水的来源与污染特征及医院污水处理的意义
  • 1.2 医院污水主要治理方法
  • 1.2.1生物处理技术
  • 1.2.2化学处理技术
  • 1.2.3物理处理技术
  • 1.2.4光催化氧化处理技术
  • 2光催化剂改性方法'>1.3 TiO2光催化剂改性方法
  • 1.3.1贵金属沉积
  • 1.3.2离子掺杂
  • 1.3.3复合半导体
  • 1.3.4表面光敏化
  • 1.3.5表面螯合衍生化技术
  • 2光催化剂制备和固定化技术'>1.4负载型TiO2光催化剂制备和固定化技术
  • 1.4.1光催化剂载体的研究现状
  • 1.4.2负载型光催化剂的制备
  • 1.5光催化氧化动力学模型
  • 1.5.1 Langmuir-Hinshelwood动力学模型
  • 1.5.2 Okamoto等人的动力学模型
  • 1.5.3 Yue的动力学模型
  • 1.6本论文的选题与研究的主要内容
  • 1.6.1本课题研究的意义
  • 1.6.2本课题研究的内容
  • 2的制备以及它们光催化活性测定'>第二章 复合型、负载型TiO2的制备以及它们光催化活性测定
  • 2.1 实验药品与仪器
  • 2.1.1 实验药品
  • 2.1.2 实验仪器
  • 2粉体的制备与光催化性能测定'>2.2 TiO2粉体的制备与光催化性能测定
  • 2粉体的制备方法'>2.2.1 TiO2粉体的制备方法
  • 2粉体光催化性能测定'>2.2.2 TiO2粉体光催化性能测定
  • 2复合Fe2O3、Fe3O4及SiO2的制备'>2.3 纳米TiO2复合Fe2O3、Fe3O4及SiO2的制备
  • 3O4的制备'>2.3.1 Fe3O4的制备
  • 2的复合催化剂'>2.3.2 TiO2的复合催化剂
  • 2复合Fe2O3、Fe3O4及SiO2的制备方法'>2.3.3纳米TiO2复合Fe2O3、Fe3O4及SiO2的制备方法
  • 2复合Fe2O3、Fe3O4及SiO2光催化性能测定'>2.3.4 TiO2复合Fe2O3、Fe3O4及SiO2光催化性能测定
  • 2复合Fe2O3/SiO2、Fe3O4/SiO2的制备'>2.4 TiO2复合Fe2O3/SiO2、Fe3O4/SiO2的制备
  • 2复合Fe2O3/SiO2、Fe3O4/SiO2的制备'>2.4.1 TiO2复合Fe2O3/SiO2、Fe3O4/SiO2的制备
  • 2复合Fe2O3/SiO2、Fe3O4/SiO2光催化性能测定'>2.4.2 TiO2复合Fe2O3/SiO2、Fe3O4/SiO2光催化性能测定
  • 2O3、Fe3O4及SiO2负载TiO2的制备方式'>2.5 Fe2O3、Fe3O4及SiO2负载TiO2的制备方式
  • 2O3、Fe3O4及SiO2载体的制备与选择'>2.5.1 Fe2O3、Fe3O4及SiO2载体的制备与选择
  • 2O3、Fe3O4及SiO2负载TiO2的制备方式'>2.5.2 Fe2O3、Fe3O4及SiO2负载TiO2的制备方式
  • 2O3、Fe3O4及SiO2负载TiO2光催化性能表征'>2.5.3 Fe2O3、Fe3O4及SiO2负载TiO2光催化性能表征
  • 2.6 单因素实验
  • 2.6.1 复合型催化剂的光催化活性比较
  • 2.6.2 负载型催化剂的光催化活性比较
  • 2.7 动力学实验
  • 2.8 光催化氧化处理医院污水实验
  • 2.9 实验测试方法
  • 2.9.1 水样检测方法
  • 2.9.2 催化剂检测
  • 2、复合型TiO2与负载型TiO2光催化活性的研究'>第三章 TiO2、复合型TiO2与负载型TiO2光催化活性的研究
  • 2光催化活性'>3.1 TiO2光催化活性
  • 3.1.1 不同制备方法的选择比较
  • 3.1.2 二氧化钛的晶型
  • 2复合Fe2O3、Fe3O4及SiO2的光催化活性'>3.2 TiO2复合Fe2O3、Fe3O4及SiO2的光催化活性
  • 3O4的热稳定性分析'>3.2.1 Fe3O4的热稳定性分析
  • 3.2.2 复合对光催化活性的影响
  • 3.2.3 结论
  • 2复合Fe2O3/SiO2、Fe3O4/SiO2的光催化性能分析'>3.3 TiO2复合Fe2O3/SiO2、Fe3O4/SiO2的光催化性能分析
  • 3.3.1 复合对光催化活性的影响
  • 3.3.2 结论
  • 2O3、Fe3O4及SiO2负载TiO2的光催化活性'>3.4 Fe2O3、Fe3O4及SiO2负载TiO2的光催化活性
  • 3.4.1 载体对光催化活性的影响
  • 3.4.2 负载型催化剂X射线衍射图谱
  • 3.4.3 负载型催化剂扫描电子显微镜（SEM）分析
  • 3.4.4 负载型催化剂X射线能谱分析
  • 3.5 比表面积测定
  • 3.6 讨论
  • 第四章 光催化氧化反应动力学讨论
  • 4.1 研究方案
  • 4.1.1 实验目的
  • 4.1.2 实验方法
  • 4.2 光照对甲基橙溶液浓度的影响
  • 4.2.1 校正实验
  • 4.2.2 质量随时间的变化
  • 4.2.3 吸光度随时间的变化
  • 4.2.4 结论
  • 4.3 光催化氧化反应的实验测定
  • 4.3.1 甲基橙溶液浓度随时间的变化
  • 4.3.2 甲基橙在反应中的质量变化
  • 4.3.3 催化氧化反应的去除率随时间的变化
  • 4.4 化学动力学讨论
  • 4.4.1 一级反应与光催化反应动力学计算
  • 4.4.2 表观活化能
  • 4.4.3 结论
  • 3O4负载纳米TiO2对医院污水的降解'>第五章 Fe3O4负载纳米TiO2对医院污水的降解
  • 5.1 医院污水概况
  • 5.1.1 水样的成分与特点
  • 5.1.2 水样的理化指标
  • 3O4负载TiO2的复合催化剂光催化降解污水的实验结果'>5.2 Fe3O4负载TiO2的复合催化剂光催化降解污水的实验结果
  • 5.2.1 光降解处理后污水的CODcr变化
  • 5.2.2 光降解处理后污水主要成分的改变情况
  • 5.2.3 负载光催化降解污水机理讨论
  • 5.3 负载光催化降解污水的评价结果
  • 第六章 结论
  • 6.1 结论
  • 6.2 建议及展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录

    • 相关论文文献

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