負載型光催化劑的制備及在污水深度處理中的應用

【摘要】：本試驗以鈦酸四異丙酯為原料自制TiO_2溶膠-凝膠(Sol-Gel)溶液,考察溶液的存儲穩(wěn)定性,并進行TG—DTA分析。采用浸漬-提拉(dip-coating)法以普通玻璃管為載體制備負載型光催化劑,通過SEM、AFM和XRD對薄膜特性進行表征。以酸性橙溶液為降解對象,考察催化劑的光催化性能;并以實際污水處理廠二級生物處理出水為目標物,進行光催化深度處理試驗。所得出的結論如下: 1.自制的TiO_2溶膠-凝膠(Sol—Gel)溶液穩(wěn)定性能良好。 2.制備的TiO_2薄膜透明、無裂痕、無剝落物。薄膜中的TiO_2顆粒大小較均勻;經(jīng)500℃燒結1h后,TiO_2顆粒以銳鈦礦相為主。 3.A系列TiO_2薄膜催化劑降解酸性橙效果較好。隨著負載次數(shù)的增加,其對酸性橙的光催化活性增加不大。光源強度和pH值對其光催化降解效率有一定的影響。 4.在紫外燈照射下,A系列TiO_2薄膜光催化劑對污水處理廠生物處理單元出水進行回用處理時,其出水各項指標均符合再生水回用于景觀水體的水質(zhì)標準。水力停留時間對負載型光催化氧化處理裝置的處理效果有一定的影響。進水的溶解氧含量對負載型光催化氧化處理裝置處理效果的影響不明顯。 【關鍵詞】：負載型光催化劑 TiO_2薄膜 光催化氧化 深度處理
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：X703
【目錄】：

• 第一章 緒論10-22
• 1.1 背景10-11
• 1.2 TiO_2薄膜的負載方法11-15
• 1.2.1 化學氣相沉積法(CVD)11-12
• 1.2.2 溶膠—凝膠法(Sol—Gel)12-13
• 1.2.3 液相沉積法(LPD)13
• 1.2.4 物理氣相沉積法(PVD)13-14
• 1.2.5 電化學制備法14-15
• 1.3 負載型TiO_2薄膜的表征分析15-16
• 1.3.1 催化劑的物理結構15
• 1.3.2 催化劑的化學結構15
• 1.3.3 催化劑的表征方法15-16
• 1.4 光催化氧化技術在污水處理中的應用16-18
• 1.4.1 染料廢水16
• 1.4.2 農(nóng)藥廢水16-17
• 1.4.3 醫(yī)藥廢水17
• 1.4.4 油污廢水17
• 1.4.5 氯化物17-18
• 1.4.6 表面活性劑18
• 1.5 污水的深度處理18-21
• 1.5.1 污水資源化18-19
• 1.5.2 常用的污水深度處理方法19-20
• 1.5.2.1 傳統(tǒng)處理方法19
• 1.5.2.2 塵物過濾19
• 1.5.2.3 活性炭吸附19-20
• 1.5.2.4 臭氧氧化20
• 1.5.2.5 膜分離技術20
• 1.5.3 TiO_2光催化氧化在水深度處理中的應用20-21
• 1.6 本課題研究的目的和內(nèi)容21-22
• 1.6.1 研究目的21
• 1.6.2 研究內(nèi)容21-22
• 1.6.2.1 TiO_2薄膜光催化劑的制備21
• 1.6.2.2 TiO_2薄膜催化劑的表征分析21
• 1.6.2.3 光催化降解試驗21-22
• 第二章 試驗部分22-34
• 2.1 試驗材料與設備22-23
• 2.1.1 試驗藥品22
• 2.1.2 試驗儀器與設備22-23
• 2.2 試驗裝置23-27
• 2.2.1 催化劑制備裝置23-24
• 2.2.2 間歇式光催化反應裝置24-25
• 2.2.3 石英砂過濾裝置25-26
• 2.2.4 連續(xù)式光催化反應裝置26-27
• 2.3 試驗方法27-28
• 2.3.1 TiO_2溶膠—凝膠溶液的制備27
• 2.3.2 玻璃載體的清洗27
• 2.3.3 TiO_2薄膜光催化劑的制備27-28
• 2.3.3.1 A系列催化劑的制備27-28
• 2.3.3.2 B系列催化劑的制備28
• 2.3.4 負載型TiO_2薄膜光催化降解酸性橙的試驗研究28
• 2.3.5 光催化降解實際廢水的試驗研究28
• 2.3.5.1 間歇式光催化反應28
• 2.3.5.2 連續(xù)式光催化反應28
• 2.4 分析方法28-34
• 2.4.1 TiO_溶膠—凝膠(Sol-Gel)的穩(wěn)定性測試28-29
• 2.4.2 TiO_2干凝膠的TG—DTA分析29
• 2.4.3 TiO_2薄膜SEM分析29
• 2.4.4 TiO_2薄膜的AFM分析29
• 2.4.5 TiO_2薄膜的XRD分析29
• 2.4.6 TiO_2薄膜負載量的測定29-32
• 2.4.6.1 TiO_2濃度與吸光度關系標準曲線的測定30
• 2.4.6.2 負載型TiO_2薄膜光催化劑負載量的測試30-31
• 2.4.6.3 TiO_2與濃硫酸反應時間的確定31-32
• 2.4.7 酸性橙溶液濃度的測定32
• 2.4.8 水樣的GC-MS分析32-33
• 2.4.1 水樣的預處理32
• 2.4.2 GC-MS儀分析條件32-33
• 2.4.9 其他測試項目33-34
• 第三章 薄膜催化劑的表征分析34-56
• 3.1 TiO_2溶膠-凝膠的穩(wěn)定性34
• 3.2 TiO_2干凝膠的熱重—差熱過程34-35
• 3.3 負載型TiO_2薄膜的光催化性能評價35-46
• 3.3.1 A系列催化劑的光催化性能35-41
• 3.3.2 B系列催化劑的光催化性能評價41-46
• 3.4 A系列薄膜催化劑負載量的測定46-47
• 3.5 A系列催化劑的SEM分析47-48
• 3.6 A系列催化劑的AFM分析48-53
• 3.7 TiO_2薄膜的晶相分析53-54
• 3.8 小結54-56
• 第四章 TiO_2薄膜光催化劑降解酸性橙溶液的研究56-68
• 4.1 酸性橙不同初始濃度的影響56-59
• 4.2 溶解氧含量的影響59-62
• 4.3 紫外燈強度的影響62-64
• 4.4 初始pH值的影響64-65
• 4.5 光解反應與光催化降解反應的比較65-66
• 4.6 小結66-68
• 第五章 光催化在深度處理工藝中的應用68-76
• 5.1 預處理68-69
• 5.1.1 石英砂濾柱的裝填68
• 5.1.2 過濾速率的確定68-69
• 5.2 間歇式光催化氧化試驗69-70
• 5.2.1 光催化降解與光解反應的比較69
• 5.2.2 溶解氧含量對光催化降解效果的影響69-70
• 5.3 連續(xù)式光催化反應試驗70-73
• 5.3.1 污水回用處理目標72
• 5.3.2 停留時間對處理效果的影響72-73
• 5.3.3 曝氣量對光催化效果的影響73
• 5.4 連續(xù)式光催化反應最終出水水質(zhì)測定73-74
• 5.5 小結74-76
• 第六章 光催化氧化降解污水有機物性能研究76-81
• 6.1 水樣的預處理76
• 6.2 光催化氧化降解污水有機物試驗研究76-80
• 6.2.1 優(yōu)先污染物76-77
• 6.2.2 GC-MS測試結果分析77-80
• 6.3 小結80-81
• 第七章 結論和建議81-83
• 7.1 結論81-82
• 7.2 建議82-83
• 參考文獻83-89
• 附錄1 污水處理廠生物處理單元出水GC-MS譜圖89-90
• 附錄2 光催化氧化處理出水GC-MS譜圖90-91
• 附錄391-92
• 附錄4 污水處理廠生物處理單元出水GC-MS分析報告92-93
• 附錄5 光催化氧化處理出水GC-MS分析報告93-94
• 致謝94-95
• 作者簡介及在攻讀學位期間發(fā)表的學術論文、科研工作95

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