论文摘要
近几十年来,TiO2以其无毒、催化活性高、稳定性好、氧化能力强等特点,使得TiO2光催化氧化处理难降解工业废水成为可能。但是,TiO2的紫外光激发特性再一定程度上限制了它的应用。大量研究表明,改性TiO2可以扩展激发光响应范围,将CuO与TiO2进行复合,激发波长可以红移至可见光区。论文以亚甲基蓝染料（MB）模拟高色度有机废水为研究对象,探索CuO/TiO2可见光催化处理染料废水的可行性。论文研究内容包括CuO/TiO2光催化剂的制备与表征、CuO/TiO2紫外光催化亚甲基蓝脱色转化及影响因素、CuO/TiO2可见光催化亚甲基蓝脱色转化及影响因素,论文还进一步探索了自然光条件下CuO/TiO2光催化处理实际染料废水的效果。研究结果表明:水解法制备的TiO2光催化剂,负载CuO后得到CuO/TiO2光催化剂。对催化剂进行BET比表面积、XRD以及紫外-可见漫反射表征,得到TiO2的BET比表面积为181.3m2/g,CuO/TiO2为184.9m2/g;TiO2催化剂的平均粒径为19.83nm,属于锐钛矿型,CuO/TiO2催化剂的平均粒径为25.82nm;紫外可见漫反射表征可见CuO/TiO2催化剂的吸收边则红移到了890nm,表示CuO/TiO2催化剂可以被可见光激发。研究了紫外光照射条件下,在CuO/TiO2光催化系统中,加入H2O2可以显著提高催化效率,但H2O2的加入量不宜太多;反应系统的pH值、催化剂用量以及初始色度等,对CuO/TiO2-H2O2的光催化效果都具有显著影响。实验结果还进一步表明,在pH=7的溶液中,每1000mL溶液加入0.1g CuO/TiO2催化剂、10mL30%H2O2溶液,用ZY3-150型高压汞灯照射2h,色度为500倍的亚甲基蓝溶液脱色率高达90%。针对光源的扩展应用,研究了CuO/TiO2催化剂在可见光条件下降解亚甲基蓝的各种影响因素,结果表明亚甲基蓝在碱性条件下能较好脱色,H2O2用量和CuO/TiO2催化剂投加量分别为每1000mL反应液各加入10mL和0.1g时脱色最好;另外TiO2催化剂也在碱性条件下能较好脱色,H2O2用量和催化剂投加量分别为每1000mL反应液各加入12.5mL和0.1g时脱色最好。最优条件下对比实验表明CuO/TiO2型催化剂在可见光照射下具有很高的催化活性,亚甲基蓝2小时脱色率达到88%,远好于改性前的TiO2和Degussa P25催化剂。研究了在自然光（太阳光）条件下,CuO/TiO2光催化剂处理模拟染料废水和实际染料废水,为其进一步实际运用提供了条件。在太阳光条件下,TiO2催化剂及其负载后的CuO/TiO2催化剂两小时后对亚甲基蓝的脱色率分别可以达到88%和91%。并且在晴天的正午时的脱色效果是最好的。利用太阳光处理实际印染废水,CuO/TiO2催化剂,在pH=3时,降解率为17.07%,COD的去除率为36.53%。
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中文摘要英文摘要1 概述1.1 难降解印染废水1.1.1 印染废水概况1.1.2 印染废水水污染控制措施及处理方法2材料概述'>1.2 纳米TiO2材料概述2的特性'>1.2.1 纳米材料的定义及纳米TiO2的特性2类光催化剂研究意义'>1.2.2 TiO2类光催化剂研究意义2光催化剂光催化原理'>1.2.3 TiO2光催化剂光催化原理2材料光催化技术研究现状'>1.3 国内外纳米TiO2材料光催化技术研究现状2光催化材料的研究现状'>1.3.1 TiO2光催化材料的研究现状1.3.2 光催化反应器研究现状1.3.3 光催化废水处理工艺技术研究现状2光催化技术目前存在的问题'>1.3.4 纳米TiO2光催化技术目前存在的问题1.4 光催化处理染料废水的研究现状1.4.1 光催化处理染料废水研究进展1.4.2 影响染料光催化降解的因素1.4.3 提高光催化降解染料速率的途径1.5 课题的提出和来源1.6 论文的主要研究目的和内容1.6.1 研究的目的和意义1.6.2 主要研究内容2 光催化剂的制备以及表征2的制备方法'>2.1 纳米TiO2的制备方法2及CuO/TiO2的制备'>2.2 TiO2及CuO/TiO2的制备2.2.1 实验试剂2及CuO/TiO2的制备'>2.2.2 TiO2及CuO/TiO2的制备2及CuO/TiO2的物理表征'>2.3 TiO2及CuO/TiO2的物理表征2.3.1 表征仪器2及CuO/TiO2的物理表征'>2.3.2 TiO2及CuO/TiO2的物理表征2和CuO/TiO2光催化特性初筛实验'>2.4 TiO2和CuO/TiO2光催化特性初筛实验2.4.1 光诱导响应特性2.4.2 催化剂预处理及运行方式的影响2及CuO/TiO2光催化特性初筛'>2.4.3 TiO2及CuO/TiO2光催化特性初筛2.5 本章小结3 紫外光催化处理亚甲基蓝废水研究3.1 实验研究目的3.2 实验条件3.2.1 实验方法3.2.2 主要指标测试方法2-H2O2光催化脱色效果及影响因素研究'>3.3 亚甲基蓝的CuO/TiO2-H2O2光催化脱色效果及影响因素研究2O2加入量的影响'>3.3.1 H2O2加入量的影响3.3.2 溶液pH值的影响3.3.3 催化剂用量的影响3.3.4 亚甲基蓝初始色度的影响2与TiO2催化活性对比'>3.3.5 CuO/TiO2与TiO2催化活性对比3.4 高色度染料废水的脱色效果研究2光催化体系·OH自由基变化规律及降解机理研究'>3.5 不同pH条件下CuO/TiO2光催化体系·OH自由基变化规律及降解机理研究3.5.1 ·OH自由基变化规律3.5.2 光催化降解机理2紫外光催化动力学研究'>3.6 负载型CuO/TiO2紫外光催化动力学研究2O2加入量下CuO/TiO2紫外光催化动力学特征'>3.6.1 不同H2O2加入量下CuO/TiO2紫外光催化动力学特征2紫外光催化动力学特征'>3.6.2 不同pH条件下CuO/TiO2紫外光催化动力学特征2紫外光催化动力学特征'>3.6.3 不同催化剂浓度下CuO/TiO2紫外光催化动力学特征2紫外光催化动力学特征'>3.6.4 不同染料色度下CuO/TiO2紫外光催化动力学特征3.10 本章小结4 可见光催化处理亚甲基蓝废水研究4.1 实验研究目的2-H2O2对亚甲基蓝可见光催化脱色效果及影响因素研究'>4.2 CuO/TiO2-H2O2对亚甲基蓝可见光催化脱色效果及影响因素研究4.2.1 溶液pH值对脱色率的影响2O2加入量对脱色率的影响'>4.2.2 H2O2加入量对脱色率的影响4.2.3 催化剂用量对脱色率的影响4.2.4 亚甲基蓝初始色度对脱色率的影响2与TiO2和P25催化活性对比'>4.2.5 CuO/TiO2与TiO2和P25催化活性对比2可见光光催化动力学研究'>4.3 负载型CuO/TiO2可见光光催化动力学研究2可见光催化动力学特征'>4.3.1 不同pH条件下CuO/TiO2可见光催化动力学特征2O2的加入量下CuO/TiO2可见光催化动力学特征'>4.3.2 不同H2O2的加入量下CuO/TiO2可见光催化动力学特征2可见光催化动力学特征'>4.3.3 不同催化剂浓度条件下CuO/TiO2可见光催化动力学特征2可见光催化动力学'>4.3.4 不同染料色度条件下CuO/TiO2可见光催化动力学4.4 本章小结2催化剂对染料废水处理的初步运用研究'>5 CuO/TiO2催化剂对染料废水处理的初步运用研究5.1 实验研究目的5.2 催化剂对太阳光的利用5.3 实际染料废水的光催化处理研究5.4 本章小结6 结论和建议6.1 结论6.2 建议致谢参考文献附录
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