一、TiO_2悬浮体系光催化降解染料动力学研究(论文文献综述)
韩秀萍[1](2021)在《锑基或钛基光催化剂制备及其对水环境中抗生素的降解研究》文中研究表明目前,环境污染问题越来越受到人们的重视,特别是水体污染与人类生存息息相关。随着世界人口的增加和规模化养殖业的快速增多,全球抗生素消费量持续增长,导致大量的抗生素被排放到环境中,通过多种方式进入水体,造成严重的污染。光催化氧化技术能够将水体中的抗生素直接分解为二氧化碳、水或小分子物质,可避免抗生素在水体中存留过久而产生毒害。锑基材料和钛基材料均为宽禁带半导体材料,在紫外光照射下具有优良的光催化活性,但也存在带隙宽及光生电子-空穴对易复合等缺点,使其光催化降解效率不理想。本论文围绕水环境中抗生素残留的环境问题,较为系统地研究了光催化技术在这一领域的应用可行性,选择锑基和钛基光催化材料,通过形貌调控、稀土元素掺杂和半导体复合等方法对其进行改性,以罗丹明B(RhB)和几种抗生素为模型污染物,对所制样品的光催化性能进行评价,取得如下创新成果:1.以SbCl3为原料分别采用水热法和醇解法制备了斜方晶相和立方晶相Sb2O3光催化剂,探讨了不同晶相结构对光催化性能的影响。结果表明,紫外光照射150 min时,斜方晶相Sb2O3(Ⅱ)和立方晶相Sb2O3(Ⅰ)对RhB的降解率分别为57.01%和96.80%。立方晶相Sb2O3(Ⅰ)的光催化降解性能更优,将其用于盐酸左氧氟沙星(LVF)和磺胺吡啶(SPY)的光催化降解,紫外光照射150 min时,降解率分别为80.30%和66.16%。2.以Sb2O5和KSb(OH)6为锑源,以壳聚糖为形貌调控模板,分别制备了BaSb2O6(Ⅰ)、BaSb2O6(Ⅱ)、BaSb2O6(Ⅲ)、Pr-BaSb2O6和TrO2/BaSb2O6五种光催化剂。表征结果发现,这五种催化剂均为六方晶相结构,且具有不同的形貌,BaSb2O6(Ⅰ)为不规则颗粒状,大小40-50 nm;BaSb2O6(Ⅱ)为层状球形,直径约8μm:BaSb2O6(Ⅲ)为球状“花朵”型,直径约10μm;Pr-BaSb2O6为粒径60-80 nm分散的颗粒状:TiO2/BaSb2O6具有片层相互“交叉”形貌,粒径约800 nm。以壳聚糖为模板进行形貌调控时,BaSb2O6的比表面积由0.61 m2/g增大至101.75 m2/g,在相同条件下,对RhB的降解率由73.09%提高至83.07%。与BaSb2O6(Ⅱ)相比Pr-BaSb2O6的禁带宽度由4.70 eV减小为3.52 eV,对RhB的降解率由73.09%提高至94.02%。Pr-BaSb2O6对LVF、盐酸四环素(TCH)及磺胺嘧啶(SD)三种抗生素的降解率分别为从94%、90.84%和77.31%。与BaSb2O6(Ⅱ)相比,在相同条件下,TiO2/BaSb2O6光催化剂对RhB的降解率提高至94.46%。TiO2/BaSb2O6对LVF、TCH及SD三种抗生素表现出优异的光催化降解性能,降解率分别达100%、100%及98.21%。通过对降解液质谱检测分析,提出了LVF、TCH和SD三种抗生素的可能降解路径,并对TiO2/BaSb2O6光催化增强机理进行了探讨。3.以 KSb(OH)6为锑源,分别制备了 SrSb2O5(H2O)4(Ⅱ)和 Pr-SrSb2O5(H2O)4 两种光催化剂。结果表明,所制备的样品均具有立方晶相结构。以紫外光和可见光照射100 min时,SrSb2O5(H2O)4(Ⅱ)对 RhB 的降解率分别为 95.01%和 54.36%。与 SrSb2O5(H2O)4(Ⅱ)相比,Pr-SrSb2O5(H20)4的光催化性能有所提高,在相同条件下,对RhB的降解率分别为64.24%和98.91%。通过对降解液的质谱分析,提出了在紫外光照下Pr-SrSb2O5(H2O)4对的RhB降解途径。Pr-SrSb2O5(H2O)4对LVF、TCH、SD三种抗生素均表现出优异的光催化降解性能,紫外光照射100 min时,降解率分别为92.21%、93.32%和74.52%。4.以 KSb(OH)6 为锑源,分别制备了立方晶相的 CaSb2O5(OH)2(Ⅱ)和 Pr-CaSb2O5(OH)2光催化剂。结果表明,CaSb2O5(OH)2(Ⅱ)具有较大的比表面积(101.60 m2/g),分别以紫外光和可见光照射100 min时,对RhB的降解率为96.64%和74.59%。与CaSb2O5(H2O)4(Ⅱ)相比,Pr-CaSb2O5(H2O)4的光催化降解性能有所提高,在相同条件下,对RhB的降解率分别为84.24%和98.29%。Pr-CaSb2O5(OH)2对LVF、TCH和SD三种抗生素也具有优异的光催化降解性能,紫外光照射100 min时,降解率分别为93.48%、98.65%和72.38%。通过对TCH降解液的质谱分析,提出了 Pr-CaSb2O5(OH)2对TCH的可能降解路径。5.以钛酸正丁酯和钨酸铵为前驱体,采用静电纺丝法分别制备了 TiO2纳米纤维和5%WO3/TiO2复合纤维,并将这两种光催化剂用于光催化降解RhB和制氢。实验结果表明,可见光照射180 min时,TiO2纳米纤维对RhB的降解率为71.70%;紫外光照射5 h时,产氢量为321.3 μmol。与TiO2纳米纤维相比,5%WO3/TiO2复合纤维的光催化性能有显着增强,在相同条件下,5%WO3/TiO2复合纤维对RhB的降解率为95.40%,产氢量为464.5μmol,对 LVF、TCH 和 SD 的降解率分别为 86.94%、79.84%和 66.31%。根据 UV-vis DRS数据结合光催化实验结果,提出了 5%WO3/TiO2复合纤维的光催化活性增强机理。
韩铭[2](2021)在《铟掺杂TiO2光催化剂的合成和及其性能研究》文中指出本文采用溶胶凝胶法制备5%In-TiO2光催化材料,并在此基础上选用玻璃微珠iM30K和分子筛HZSM-5对其进行负载改性。通过XRD、FT-IR、TEM、SEM、UV-Vis DRS、BET及BJH、FS、XPS等表征手段对制备出的光催化材料进行表征,探究铟掺杂量与玻璃微珠和分子筛的负载量对光催化材料性能的影响。以偶氮荧光桃红溶液为目标降解物判断材料的光催化活性。结论如下:1.以多种In元素浓度掺杂制备出In-TiO2光催化剂,In3+以取代方式占据TiO2中Ti4+的位置,掺杂提高催化剂光催化活性,最佳掺杂量为5%。In元素掺杂后催化剂以锐钛矿结构为主,In元素掺杂抑制TiO2晶粒的生长,催化剂的比表面积、孔容均减小。煅烧温度的升高促进5%In-TiO2晶粒生长,煅烧温度为450℃下制备的5%In-TiO2具有最佳光催化活性。2.以玻璃微珠iM30K负载5%In-TiO2,制备出5%In-TiO2/iM30K光催化剂,iM30K作为载体不会影响TiO2的锐钛矿型结构,iM30K与5%In-TiO2只是物理上的相结合。负载后催化剂密度减小,当负载量为30%时光催化剂的密度为0.97 g/cm3,略小于水的密度保证光催化剂在水中具有良好的悬浮性与回收性。30 min降解实验后5%In-TiO2(30%)/iM30K对偶氮荧光桃红的降解率为31%,负载后催化剂仍保持良好活性。3.以分子筛HZSM-5负载5%In-TiO2,制备出5%In-TiO2/HZSM-5光催化剂,负载后会提高催化剂活性,当负载量为60%时催化剂具有最佳的光催化活性,荧光光谱分析可知此时5%In-TiO2(60%)/HZSM-5有最高的羟基自由基浓度。30 min降解实验后对偶氮荧光桃红降解率达48%。HZSM-5作为载体不会影响5%In-TiO2的锐钛矿结构,负载后未发生化学反应。负载后吸附量增大,有利于污染物的富集,提高反应效率。
王多笑[3](2020)在《粘土基催化剂结构调控及光催化性能研究》文中研究表明纳米TiO2由于具有无毒、高化学稳定性和光催化性能高等优点,在降解有机污染物方面具有广阔应用前景。但尽管如此,TiO2在污水处理中仍存在易团聚、难以回收及太阳光利用率低等缺点,这极大限制了其光催化活性。粘土矿物具有较大的比表面积和较强的吸附能力,而氧化石墨烯(GO)具有较高的电荷载流子迁移率。因此,制备粘土/TiO2/GO复合材料能有效地提高TiO2的光催化性能。本工作采用溶胶-凝胶法制备了高岭土/TiO2/GO、蒙脱土/TiO2/GO和坡缕石/TiO2/GQDs三种复合材料。通过设计石墨烯添加工艺和调整石墨烯添加量,对各粘土基光催化剂微结构进行调控,比较三种复合物的MO光催化降解性能。探讨了材料的结构、粘土表面羟基和氧化石墨烯在光降解中发挥的作用,得出了相应的提升机制。具体如下:(1)以高岭土为载体,合成了具支撑结构、GO含量不同的系列高岭土/TiO2/GO复合材料(KTG)。与高岭土-TiO2(KT)复合材料相比,该复合材料在模拟太阳光照射下降解甲基橙(MO)显示出更高的光催化性能,且KTG的光催化性能随GO含量的增加而提高(1?4%),KTG4的光催化性能最好。通过参考实验设计和计算机模拟,发现KTG的光催化性能提升可归结为:I,增强的光吸收;II,GO与TiO2之间形成的肖特基结;III,GO上TiO2含量增加,支撑结构中反应性物种的进出交换方便;IV,高岭土羟基表面对溶解氧和MO-的吸附作用得到改善。(2)以蒙脱土为载体,合成具柱撑结构的蒙脱土/TiO2/GO复合材料(MTG)。与蒙脱土-TiO2(MT)复合材料相比,GO的加入使得光催化速率常数提升1.50?2.50倍。各种分析结果表明MTG的光催化性能提升可归结为:I,光吸收的增加;II,GO与TiO2之间形成的肖特基结;III,柱撑结构中反应性物种的进出交换方便;IV,表面和层间柱撑结构对光生电子-空穴的加速分离。(3)以坡缕石为载体,合成了不同石墨烯量子点(GQDs)含量的坡缕石/TiO2/GQDs复合材料(PTG)。与坡缕石-TiO2(PT)复合材料相比,GQDs的加入使得光催化速率常数提升1.43?2.27倍。GQDs的引入不显着改善材料的光吸收能力,但能明显提高光生电子-空穴的分离效率。PTG光催化性能提升可主要归因于GQDs与TiO2之间形成的异质结以及坡缕石表面结构对MO-的吸附作用。捕获实验表明光催化反应过程的主要活性物种为羟基自由基。本论文含图45幅,表2个,参考文献158篇。
周凤[4](2019)在《掺杂型TiO2-海泡石复合材料的制备及其光催化性能研究》文中研究表明全球主要工业中所用的染料中,约有70%是偶氮化合物,在印染过程中,作为废液排出,对人类健康及生态系统有很大的危害。因此,在废液排入环境中之前,进行染料的降解是至关重要的。多相光催化作为一种高级氧化技术(AOP)正引起人们的日益重视。N型半导体TiO2因其具有优良的光学和电学性质、化学性质稳定、高效能、低成本、无二次污染等优点而备受青睐。然而,在实际应用中超细TiO2主要存在三个问题:(1)光生e-/h+的复合几率高,导致低量子效率;(2)超细纳米粒子难以从悬浮体系中分离,导致无法回收利用,易于团聚、表面积低、吸附能力差等缺陷也限制纳米TiO2的发展;(3)锐钛矿带隙较宽(3.2eV),能利用的太阳能仅占太阳能总量的大约4%–5%。因此,近年来研究重点主要为发展TiO2负载型光催化剂。其中,天然粘土由于具有良好的机械和化学稳定性,高比表面积以及强吸附能力,而成为理想的载体材料。海泡石是一种纤维状硅酸盐粘土矿物,属2:1型层,具有分子尺寸的通道,是一种非膨胀性的,具有高比表面积的多孔粘土矿物。此外,海泡石的酸性[SiO4]和碱性[MgO6]中心具有将吸附的有机物转变为活化络合物的能力,从而加速降解过程。高比表面积的纤维状海泡石,具备作为有效载体的潜力。此外为了解决无法利用太阳光的问题,对TiO2进行改性以期提高其量子效率和催化活性及拓展可见光响应范围。其中,离子掺杂(阳离子或阴离子)用于在TiO2的带隙中引入能态,减小光生e-/h+的复合,并将激发波长阈值扩展至可见光波段,从而提高其对可见光利用率。阴离子掺杂剂由于在元素周期表上与O更近的距离,被认为是比阳离子更适合的掺杂剂。其中,N因为具有较低的电离能以及与O相当的离子半径(N3-:0.146 nm,O2-:0.140 nm),被证明是最有效的阴离子掺杂剂之一。阳离子掺杂机如稀土离子具有不完全填充的4f轨道结构,丰富的能级,易产生多电子组态,且其激发态和基态的能量比较接近,在可见光区能部分吸收可见光,使f电子从基态跃迁到激发态,从而使其光吸收波段移向可见区,常被用作催化剂或者催化剂助剂,因此稀土离子掺杂是TiO2光催化活性提高的另一种思路。本论文的主要工作是以具有纤维状形貌的海泡石(Sep)为研究对象,根据其成分、物相及结构,首先开展了海泡石提纯活化及纤维解束的工艺研究,将自然沉淀法和微波酸化法结合对海泡石原矿进行提纯除杂,此外进行了物理冷冻干燥法及化学改性法对海泡石解束的对比研究,为海泡石为载体制备复合材料提供基础。其次,以提纯活化后海泡石为载体,将微波水热法引入TiO2/Sep纳米复合材料的制备作为核心,同时以OG溶液为光催化目标降解物,考察了不同制备条件对材料性能的影响,系统研究了Ti/Sep比例、催化剂投加量、染料初始浓度、溶液pH等因素对TiO2/Sep纳米复合材料光催化降解OG的影响,对不同实验条件下光催化降解OG过程中的光催化反应动力学进行探讨。最后,针对TiO2/Sep纳米复合材料仅能利用紫外光的局限,以非金属N和不同稀土离子单掺杂与共掺杂改性来提高对可见光的吸收和光催化性能为研究目标,对所合成的双功能复合材料进行结构表征和可见光活性研究,同时进行了实际废水降解性能验证,并探究这种负载型催化剂的循环再生可行性。本文的创新点在于:(1)提出一种可用于中低品位海泡石的提纯与纤维解束方法。采用自然重力沉降法去除石英和滑石,微波酸化法去除可溶性碳酸盐同时对海泡石活化,通过物理方法冷冻干燥或者化学方法表面有机改性实现海泡石的纤维解束。(2)首次采用微波水热法替代传统煅烧法制备出TiO2/Sep复合材料,快速微波水热法保留了海泡石完整的孔径与大比表面积,避免煅烧法所带来的海泡石结构变化及粒子团聚等问题。(3)引入非金属元素N和稀土元素Eu,首次报道通过掺杂处理制备N-Eu共掺杂TiO2/海泡石复合材料,实现复合材料的可见光响应。论文取得的成果以及主要结论如下:(1)本研究所用海泡石纯度较低,主要杂质为石英、方解石及滑石等,热稳定性较高,形貌呈短纤维状,纤维间互相胶结在一起。自然沉淀法可除去石英等杂质,微波水热可除去碳酸盐等杂质,原矿通过自然沉淀提纯及微波酸化8 min后可得到高纯海泡石,品位从原矿的42%增加到90%以上。物理冷冻干燥处理可以在不破坏海泡石长径比的前提下,有效使海泡石纤维束分散成单根纤维。在-50°C条件下冷冻12 h后可得到高度分散的海泡石纤维,并且晶体结构依旧保持完整。化学改性处理可以增加纤维的表面电位,通过纤维之间强的排斥力抑制已分散纤维之间的再次团聚。经HDTMA改性后的海泡石表现出最佳的分散性及最高的比表面积。(2)分别采用常规煅烧法及微波水热法制备TiO2/Sep纳米复合材料。不同制备工艺会影响负载TiO2结晶度、TiO2晶体尺寸、复合材料孔隙率、复合材料比表面积及材料光催化性能。煅烧处理会在一定程度破坏载体海泡石的有序层状结构,增加负载锐钛矿纳米粒子尺寸,减小复合材料BET比表面积,导致光催化活性的降低。与常规煅烧法相比,微波水热法可以在短时间内制备出锐钛矿晶体尺寸小,结晶度好,比表面积高的纳米复合材料。采用微波水热法制备的复合材料比采用常规煅烧法制备的复合材料普遍具有更高的光催化活性。(3)不同Ti/Sep比例对TiO2/Sep纳米复合材料的光催化性能影响较大。在不投加催化剂或者催化剂仅为原始海泡石时,OG的光催化降解率低,可忽略不计。Ti/Sep比例为40 mmol/g时,复合光催化剂表现出最佳的光催化活性。改进的L-H动力学模型可以很好的描述不同实验参数对降解反应的影响。动力学研究表明大多数降解反应都符合拟一级动力学反应模型,而在高OG浓度条件下时,降解过程符合零级动力学反应模型。当催化剂投加量为0.8 g/L、OG初始浓度为10 mg/L、pH值为3时,经过150 min紫外光照后,降解率高达98.8%,此时表观速率常数kapp的值为30.74×10-3 min-1。(4)采用四种不同氮源(氨水、尿素、乙二胺和三乙胺),通过微波水热法成功制得一系列N-TiO2/Sep纳米复合材料。通过XRD表征分析表明,材料的结晶度与掺杂剂的沸点有关,高沸点的掺杂剂如UR和EDA可抑制锐钛矿晶体的生长,海泡石表面负载的锐钛矿晶粒尺寸明显减小。TEM-EDX图像证实材料中N的成功掺杂,BET结果表明N掺杂可提高材料的比表面积,XPS能谱揭示N以Ti-O-N-O的形式间隙掺杂在TiO2的晶格中,而C仅对纳米复合材料表面进行改性。间隙N通过在O 2p价带上端形成孤立的N 2p态而起到过渡杂质能级的作用,C作为光敏剂减少光生载流子的重新复合。两者协同作用,共同产生可见光催化活性。UV-Vis DRS分析结合可见光降解实验的结果表明,NTS-EDA显示出最窄的禁带宽度(2.64 eV),具有最宽的可见光吸收范围,其可见光催化活性优于未掺杂TiO2/Sep及单一N氮杂的TiO2/Sep纳米复合材料。另外掺杂N比例是影响催化活性的因素,当Ti/N理论添加摩尔比为4时,所制备的复合材料具有最佳的光催化性能。(5)采用六种不同稀土(La、Ce、Pr、Nd、Eu及Gd),通过微波水热法制得一系列RE-TiO2/Sep纳米复合材料。稀土离子掺杂样品比未掺杂样品的锐钛矿结晶度更高,Ti-O-RE的形成有效地抑制了二氧化钛纳米粒子的团聚和晶体生长。N2吸附-脱附分析表明经RE3+掺杂后,结构性能得到改善。XPS分析证实了Ti4+离子和Ti3+离子的共存。此外,大部分掺杂样品对可见光的吸收强度更强,吸收范围更广。总之,稀土离子掺杂样品的结构、化学性质及光催化活性的提高程度与所掺杂RE3+的类别有关。在所有掺杂样品中,Eu-TiO2/Sep表现出更高的光催化活性,经过10 h可见光照射后,对OG的降解效率达到72%以上。在光降解过程中,Eu空的4f能级作为光生电子清除剂,而表面吸附的OH-充当空穴陷阱。因此材料优异的可见光活性主要归因于有效的电子转移、更多·OH的产生、光生e-/h+的良好分离。(6)采用微波水热法对TiO2进行N-Eu共掺杂,前驱体分别采用EDA和Eu(NO3)3,掺杂完成后,将其负载在海泡石表面。XRD表征分析表明,Eu3+掺杂对锐钛矿相TiO2微晶的形成和生长有明显的促进作用,锐钛矿结晶度随着Eu3+掺杂量的增加而增强,锐钛矿相晶粒尺寸逐渐增大,同时也对TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变有促进作用。当Eu3+的掺杂量足够高时,样品中的TiO2产生了相变。SEM-TEM图像证实材料中N-Eu的成功共掺杂,海泡石纤维上所负载的TiO2结晶度高,且颗粒之间分散均匀,团聚较少;BET结果表明N-Eu共掺杂复合材料具有相对较大的比表面积,并且呈现出良好的介孔特质;PL光谱揭示Eu3+掺杂没有引起新的发光现象,而只是影响PL光谱强度,适量的Eu3+掺杂可以起到降低e-/h+的复合几率,提高光生载流子寿命的作用;UV-Vis DRS分析表明共掺杂复合材料的禁带宽度与Eu3+的掺杂量之间是线性变化的关系,共掺杂样品对光吸收性能的影响以N的的掺杂起主要作用。N原子和Eu原子在复合材料中的存在状态不同,导致N掺杂和Eu3+掺杂的可见光敏化机理不同。N掺杂方式为间隙掺杂,带隙能的降低是在O 2p价带上形成局部N 2p态,其在光子的跃迁过程中可起到过渡杂质能级的作用。Eu3+掺杂导致Ti-O-Eu的形成,Ti4+和Ti3+的共存促使了有效的电子转移、更多·OH的产生、光生e-/h+的良好分离。二者的协同效应使得N-Eu共掺杂复合材料表现出比单掺杂复合材料更高的可见光催化活性。(7)对实际废水进行光催化降解反应之前需先进行絮凝沉淀的预处理,其中FeCl3具有最佳的絮凝效果,最佳投加量为600 mg/L。N-Eu-TiO2/Sep复合材料对实际的印染废水有较高的CODCr去除率,将印染废水先稀释后降解具有更好的降解效果,CODCr去除率达到80%以上。样品重复使用的降解效果表明N-Eu-TiO2/Sep复合材料具有一定的稳定性,其在重复使用五次后对CODCr的去除率仍高于65%。从SEM图可以看出经过五次重复使用后,掺杂的TiO2仍然很好的负载在海泡石表面上且结合牢固。优异的光催化活性、高稳定性及良好的重复利用性表明N-Eu-TiO2/Sep复合材料在处理工业废水方面具有潜在的应用前景。
王建钊[5](2019)在《悬浮体系纳米TIO2光催化剂的聚丙烯酰胺絮凝回收再利用及其对苯酚的光催化降解历程的影响》文中提出半导体光催化技术高效率、低耗、无二次污染,被认为是理想的环境净化技术。TiO2因其安全、稳定等性能在光催化领域得到了广泛的应用。悬浮态的TiO2由于其比表面积大和分散性良好,具有较高的催化效率,但回收利用的方法还不成熟。本论文结合絮凝机理,采用聚丙烯酰胺絮凝剂对悬浮态纳米TiO2进行絮凝回收后反复利用,考察絮凝回收多次的悬浮体系TiO2对目标污染物苯酚的降解及其絮凝剂对苯酚降解中间产物的影响。实验中选择三类聚丙烯酰胺(APAM、CPAM、NPAM)絮凝回收悬浮体系中纳米TiO2,以絮凝剂的投加量、搅拌条件、pH为影响因子,探讨了PAM对悬浮体系TiO2的絮凝回收效果。得到不同絮凝剂达到最佳絮凝效果时的最佳投加量,最佳动力学条件,以及最佳体系pH。以酚类污染物中的典型代表苯酚作为目标污染物,100W中压汞灯作为光源,以苯酚浓度、自由基猝灭剂、pH为影响因素,进行光催化降解苯酚实验,探讨了该处理方法对于苯酚的降解能力及苯酚降解过程中的中间产物及其矿化程度。悬浮体系纳米TiO2经PAM多次絮凝回收后,再分散降解苯酚,探讨降解过程中PAM对苯酚降解的影响以及苯酚中间产物的变化规律。根据实验,得出以下结论:(1)APAM投加1mg/L时,悬浮液剩余浊度为5.72NTU,剩余TiO2的浓度为0.33mg/L,回收率为99.94%。NPAM投加2.6mg/L时,悬浮液剩余浊度为7.05NTU,溶液中TiO2的浓度为0.44mg/L,回收率为99.92%。(2)APAM最佳絮凝搅拌条件:快速搅拌,转速为290r/min,持续时间120s;慢速搅拌:转速为120r/min;持续时间5min,悬浮液剩余浊度为4.84NTU。NPAM佳絮凝搅拌条件:快速搅拌,转速为290r/min,持续时间130s;慢速搅拌:转速为110r/min,持续时间6min,悬浮液剩余浊度为5.53NTU。(3)在酸性条件下,APAM,NPAN对于悬浮体系纳米TiO2的絮凝回收效果优于碱性。pH值为4时,APAM及NPAM对TiO2絮凝回收效果最好,回收率分别为99.94%和99.92%。(4)悬浮体系TiO2对苯酚无明显吸附作用。直接光催化降解90min后,苯酚浓度降为0mg/L,TOC值降至37.23,矿化率为26%,苯酚未被完全矿化。在催化剂的作用下,苯酚被完全矿化,矿化率为100%。(5)悬浮液pH值越接近中性,对苯酚的降解速率越大。当悬浮液pH值减小或者增大时,苯酚的降解速率均有所下降。悬浮体系纳米TiO2降解苯酚速率由大到小pH的顺序为:pH=7>pH=8>pH=5>pH=6>pH=4>pH=9。悬浮体系纳米TiO2对TOC降解速率由大到小pH的顺序为:pH=7>pH=6>pH=5>pH=8>pH=9>pH=4。(6)羟基自由基猝灭剂异丙醇和光生空穴猝灭剂EDTA加入后,TiO2光催化降解苯酚速率均有明显降低,其中EDTA更为显着。表明羟基自由基不是光催化过程中的主要活性物种,光生空穴为主要的活性物种。(7)悬浮体系纳米TiO2降解浓度为90mg/L苯酚在光催化降解过程中生成了四种中间产物邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚及苯醌。光催化反应进行到30min时,各中间产物的浓度达到最大值;反应进行至90min时,苯酚及其中间产物浓度都降至0mg/L。(8)与TiO2初次降解苯酚相比,TiO2絮凝回收十次后再利用降解苯酚的反应历程发生变化,未生成中间产物邻苯二酚。聚丙烯酰胺的存在改变了苯酚的降解路径,具体机理尚需进一步探讨。
费锡智[6](2015)在《TiO2/AC复合体系光催化降解染料及体系协同作用特征的研究》文中研究表明染料是一种在水中很常见的污染物,甚至能用肉眼观察到。我国的染料产量居世界首位,但每生产1吨染料,就约有10%20%的染料释放到水体中,这些染料废水如若不经处理肆意排放,不但会污染生态环境,而且还会威胁人体健康。染料废水成分复杂、色度大、且可生化性差,因此生物法对染料废水处理效果不好,而二氧化钛(TiO2)光催化氧化技术能破坏许多结构稳定的染料,活性炭(AC)也被证明能通过吸附的作用去除染料,将TiO2和AC结合在一起,可以发挥吸附和光催化双效作用,能高效地降解染料废水。本论文研究了复合体系TiO2/AC,TiO2/AC-PPG光催化降解橙黄IV染料及其体系的协同作用,主要研究内容如下:(1)论文研究了悬浮态纳米TiO2光催化氧化降解橙黄IV(偶氮染料)以及粉末AC吸附橙黄IV的适宜反应条件。研究发现:当TiO2浓度为1 g/L时,TiO2光催化氧化降解橙黄IV染料具有佳的反应速率,当p H越靠近TiO2等电点,光催化反应速率越低;AC吸附橙黄IV染料4 h后基本达到吸附平衡且不受溶液pH的影响。(2)采用机械混合TiO2和AC,考察了TiO2/AC悬浮体系吸附光催化氧化降解橙黄IV染料和甲基橙染料的效果。实验结果表明:TiO2和AC之间存在协同作用,AC的吸附作用帮助聚集染料分子到纳米TiO2表面附近,加快了TiO2光催化降解染料的反应速率。其中1.0 g/L TiO2+0.1 g/L AC具有较好的协同作用。TiO2/AC复合体系光催化氧化降解橙黄IV的反应速率常数是TiO2的2.5倍,光催化氧化降解甲基橙染料的反应速率常数是TiO2的2.9倍。(3)研究了TiO2光催化、AC吸附、悬浮式TiO2/AC复合体系光催化氧化降解橙黄IV的TOC值,发现4 h内悬浮式TiO2/AC复合体系去除橙黄IV的TOC值大于单独AC吸附与TiO2光催化氧化橙黄IV两者TOC之和,再次验证TiO2和AC之间的协同作用。同时发现在光催化降解染料的过程中,染料溶液的色度得到去除,但TOC值仍大于0,说明光催化反应存在着无色的中间产物,染料并没有直接被矿化成CO2和H2O。(4)通过热固定法将适宜比例的TiO2和AC负载到PPG上,制备成漂浮式复合催化剂,研究TiO2/AC-PPG复合催化剂的协同作用。结果显示,该复合催化剂对橙黄IV染料具有良好的光催化氧化降解作用,复合催化剂中的TiO2和AC具有协同作用,当TiO2与AC比例为10:1时具有最大的协同因子,为1.26。(5)TiO2/AC-PPG复合催化剂由于PPG的存在,密度比水小,能漂浮于溶液表面,创新性的解决了悬浮式TiO2难以分离回收的缺点。TiO2/AC-PPG经4次使用后,光催化效率至少保持70%以上。利用光照和H2O2可以使复合催化剂恢复活性,光催化效率几乎能恢复至初始状态。
张继伟[7](2013)在《悬浮光催化与膜分离耦合过程中膜污染机理及界面特性研究》文中指出针对悬浮光催化与膜分离耦合过程中纳米催化剂对膜的污染问题,本文首先选择TiO2颗粒(P25).TiO2纳米管(TNT)和Ti02纳米线(TNW)等不同维度和结构的光催化剂作为研究对象,研究该不同形貌结构催化剂在水相中的胶体特性和团聚沉降行为。其次,从催化剂胶体界面特性、结构形貌和污染物光催化降解的角度,在实验和理论两个层面分析影响催化剂在平板超滤膜表面沉积和光降解前后催化剂絮体大小变化的主要因素,为选择适宜的催化剂和膜分离条件,降低耦合过程中催化剂对膜造成的污染提供思路。最后,从膜类型、颗粒受力和污染物与催化剂之间微观相互作用的角度,研究了P25颗粒对低压中空纤维膜的污染机理以及过程耦合后产水水质的变化情况,为悬浮光催化与膜分离耦合过程实际应用中膜的选择和耦合过程的优化设计提供依据。通过表面电荷测定、絮体形貌和大小分析、沉降实验和DLVO理论计算详细研究了P25、TNT和TNW在水相中的团聚和沉降行为,并主要考察了环境pH值和催化剂形貌对团聚和沉降的影响。研究结果表明:Ti02的形貌结构能改变其表面电荷密度的大小,但不会影响等电点的位置,三种不同维度和结构催化剂的等电点均在pH=6.0附近;催化剂颗粒在水环境中的稳定性受pH值和催化剂维度的共同控制,催化剂颗粒形成絮体的中位粒径d0.5、分形维数df和初始沉降速率v0均随着pH值的增加表现出先增大后减小的趋势,在pH=6.0时达到最大值,三种催化剂的中位粒径d0.5和分形维数df的大小也与催化剂的维度有关,其顺序分别为:TNW>TNT>P25和TNT>P25>TNW;进一步采用DLVO理论计算发现,颗粒间势垒是影响不同形貌催化剂稳定性的根本原因,初始沉降速率v0与势垒在双对数坐标中具有较好的线性关系,表明可以通过势垒计算预测TiO2在水环境中的沉降性能。采用聚醚砜(PES)平板UF膜对P25、TNT和TNW催化剂的悬浮液进行分离,通过扫描电子显微镜(SEM)观察、滤饼层比阻计算和压密系数比较,考察了团聚状态和操作压力对膜污染的影响,并综合分析了催化剂沉积过程中的形貌效应。研究结果表明:催化剂的团聚能有效降低其对UF膜的污染;高度团聚的P25和TNT所形成的滤饼层的比阻随操作压力的升高而增大,其中,零维球形P25颗粒的相对滑动和转动造成其滤饼层的压密分为快压缩和慢压缩两个阶段,压密系数n分别为1.069和0.288;TNT的一维结构限制了其在滤饼层压缩过程中的转动和滑动,其滤饼层随操作压力增加表现出持续性压缩,高度团聚和相对分散状态下的TNT滤饼层的压密系数n分别为0.238和0.351;TNW的一维结构和超大长径比完全限制了其絮体和颗粒在滤饼层形成过程的相对运动,其滤饼具有超强的抗压密性,SEM分析表明,分散状态下TNW的各向异性造成其在膜表面的取向性沉积,这一行为最终控制着不同压力下滤饼层的特性。综合以上分析,总体而言,三种催化剂对UF膜污染程度的大小顺序为P25>TNT>TNW。以活性艳红X-3B染料为目标污染物,比较了P25、TNT和TNW三种不同维度和结构催化剂的光催化活性,分析了染料降解中间产物及其对催化剂团聚粒径的影响,并采用聚丙烯腈(PAN)和PES两种平板式UF膜对降解后产物和催化剂进行分离,主要考察了染料光催化降解过程对膜污染的影响及UF膜对降解产物的截留作用。研究结果表明:三种催化剂在染料脱色方面的光催化活性为P25>TNT>TNW,在矿化方面则为TNT>P25>TNW;光催化降解染料过程中产生的无机离子和小分子酸分别使溶液电导率上升和pH值下降,其中小分子酸的产生控制着光降解前后催化剂絮体粒径的变化,最终导致P25、TNT和TNW絮体的办5分别由原来的10.239、12.667和22.178μm下降至3.341、7.012和13.572μm;根据染料和催化剂颗粒对膜污染作用的相对强弱,光催化降解染料过程能降低PAN膜的污染,但会加剧PES膜的通量衰减;UF膜虽然可以有效分离光催化降解后的催化剂颗粒,但其本身对提升产水水质的作用有限。研究了填充密度大、工业放大成熟、操作上易于实现连续化运行的低压中空纤维膜分离商业化TiO2催化剂P25颗粒时的分离效率、膜污染机理和反冲洗效率,通过通量衰减模型拟合、SEM滤饼层结构观察、EDS定性分析和滤饼层阻力计算,并结合催化剂颗粒的受力分析,重点阐述了P25对四种不同孔径和类型的超滤/微滤膜的污染机理。研究结果表明:四种膜对P25颗粒的截留率均能达到99.9%以上,水力反冲洗能有效去除膜表面的滤饼层和膜孔道内沉积的催化剂,但很难实现催化剂的完全回收;在分离过程中,Ti02颗粒能进入到PES-0.4膜孔内,但只能在PAN-60、PES-65和PES-0.2膜表面沉积,孔径为0.4μm的PES-0.4微滤(MF)膜的污染机理推断为P25先在膜孔内沉积堵塞造成通量的快速下降、随后滤饼层逐渐形成和生长,孔径为0.21μm的PES-0.2膜的污染机理则是催化剂颗粒先对膜孔完全堵塞而后在膜表面形成滤饼层;截留分子量分别为60 kDa和65 kDa的PAN-60与PES-65膜的污染表现出很大差异,催化剂颗粒的受力分析结果表明,二者通量的差异是造成滤饼层结构不同的关键;膜表面催化剂絮体形成的滤饼层具有一定的抵抗外界压缩的能力,这种可引起通量衰减的滤饼层具有致密的底层和疏松的表层结构,孔隙率从下到上逐渐增加;通过关联催化剂颗粒在分离过程中所受到的最大合力Fmax和滤饼层的平均比阻发现,Fmax是影响催化剂分离过程中膜通量和滤饼层结构的决定性因素。在光催化与PAN中空纤维膜耦合过程中,以X-3B为目标污染物,以P25为光催化剂,从理论和实验两个方面重点阐述了微观相互作用对耦合过程膜通量和产水水质的影响,并对相关机理进行了深入分析。研究结果表明:溶液pH值通过改变表面电荷、粒径和分形维数等控制着染料与TiO2的相互作用。X-3B在Ti02上的吸附会造成TiO2表面的负电荷增加、分形维数下降和絮体团聚粒径增大:这些因素的改变不仅影响了催化剂颗粒在膜表面的沉积量和滤饼层结构,同时染料的吸附还会降低分离界面的亲水性;在染料与TiO2吸附区,光催化降解染料有利于提升膜的通量,但光催化的这一功能在二者非吸附区基本消失;采用了Carman-Kozeny方程将絮体大小和分形维数应用于理论比阻计算,基本可预测单一体系Ti02形成滤饼层的比阻值,但染料与TiO2的相互作用造成其在预测二元体系滤饼层比阻时存在较大偏差;在静电斥力与亲水排斥的作用下,PAN超滤膜对单一染料能部分截留,而在染料与TiO2的二元体系中,TiO:在PAN膜界面处的架桥效应则导致染料分子更容易透过膜,从而造成膜对染料截留率的下降。
董业硕[8](2012)在《微米级负载型TiO2催化剂的制备及其光催化降解特性》文中认为本论文针对TiO2光催化技术在污废水降解过程中出现的问题进行研究,旨在缓解纳米TiO2粉体催化剂在水处理过程中出现的难分离回收、易团聚失活等问题,并对采用光催化-生化协同工艺处理高浓度制药废水的问题进行了深入研究。本论文研究内容将从以下三个方面进行概述:(1)采用溶胶-凝胶法和孔道原位生成法制备微米级负载型TiO2催化剂,并对微米级负载型TiO2催化剂的制备条件及其特性进行了研究。实验结果表明:以MCM-41分子筛为微米级载体,TiO2质量负载量为30%,煅烧温度600℃,煅烧时间2h时,研制的微米级TiO2催化剂的光催化活性最高,此种催化剂具有良好的活性稳定性及重复回收利用率。通过对其表征分析可知,制备的微米级负载型TiO2催化剂粒径分布均匀,平均粒径在16μm,负载于MCM-41分子筛的TiO2为锐钛矿型,晶型稳定,微米级催化剂在高温煅烧成型之后,载体孔道依然清晰可见无塌陷现象的产生。催化剂活性影响因素实验表明:催化剂的最佳投加量为2g/L,其催化速率随着污染物浓度的增大而变慢,其在酸性介质中对污染物的催化活性最高,适当浓度的H2O2可以显着提高TiO2的催化活性。(2)通过催化剂活性评价装置的设计与悬浮型光催化-膜分离反应器运行参数的控制研究微米级负载型TiO2催化剂在该悬浮型反应器中悬浮特性、膜污染特性及其分离特性。研究表明:催化剂活性评价装置能够很好的表达微米级催化剂在该悬浮型反应器中催化活性。悬浮型光催化-膜分离反应器底部曝气量为0.3m3/h,催化剂的悬浮特性最好。并且该微米级催化剂与纳米催化剂相比,不仅具有良好的分离特性,而且能大幅降低膜污染特性,延长膜分离组件的使用寿命。(3)微米级负载型TiO2催化剂对高浓度制药废水的光催化降解特性研究,研究结果表明:采用光催化/SBR/絮凝组合工艺处理高浓度制药废水能够大幅降低制药废水的CODCr,提高废水的可生化性。光催化降解制药废水的动力学研究表明:光照强度越高,其催化反应遵循二级动力学反应,随着光照强度的减弱,其光催化降解制药废水的反应趋向于三级动力学反应。
徐云兰[9](2009)在《光电液膜反应器处理染料废水的研究》文中进行了进一步梳理目前,光电催化氧化作为一种新的水处理技术还停留在实验室小型研究阶段。虽然围绕增大TiO2膜电极的表面积,选择合适的电极基底材料以及设计高效的反应器已经做了大量的工作,但一直以来,反应器中光能的利用率问题往往被人们忽视。实验室研究所用的光电反应器几乎都是将光电极完全浸入反应液中,这样会引起以下几个问题:一是激发光的利用率低;二是传质效率不高;三是反应器能耗高、装置较为复杂。本文针对传统光电反应器激发光利用率低、传质效率不佳和反应器结构复杂等问题,设计了三种光电液膜反应器——转盘光电液膜反应器(RPEC)、斜板光电液膜反应器(GSPEC)和双转盘光电池液膜反应器(DRPC),通过转盘的转动或者废水的循环流动在光阳极表面形成几十微米厚的液膜,不但大大降低了激发光在到达光催化剂表面前,由于有机溶液自身的长程吸收而引起的光损失,而且强化了废水的传质效率,同时由于使用低功率的光源而大大降低了热散失,无需安装循环冷却水装置而简化了装置结构,提高了光催化效率、降低了运行能耗,并减少了设备制造成本。其主要工作如下:1.通过直接热氧化法、阳极氧化法和溶胶-凝胶法制备了TiO2/Ti电极,考察了三种方法制备的电极的光电响应性能;分别将三种电极组装成动态光阳极的转盘光电液膜反应器(RPEC),处理罗丹明B(RB)模拟染料废水,考察了其光催化活性及其影响因素。结果表明,550℃热处理2小时的溶胶-凝胶TiO2/Ti电极(SG-TiO2/Ti)的光电响应性能和光催化效率最佳。SG-TiO2/Ti电极的X-射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)分析结果表明,TiO2纳米粒子在Ti基底上分布均匀,主要为锐钛矿,粒径约为50nm。SG-TiO2/Ti转盘光电液膜反应器处理RB的最佳条件为:偏压0.4V;pH2.5;0.5 g L-1 Na2SO4和转速90 rpm。降解20mg L-1RB溶液90分钟,色度及TOC去除率分别为97.2%和72.7%。SG-TiO2/Ti稳定性和平行性都很好。处理印染废水原水,同一片电极10次的平均脱色率为68.0±1.0 %;10片TiO2/Ti电极的平均脱色率为67.6±2.4 %。2. RPEC与传统光电反应器(CPEC)处理染料废水的对比结果表明,由于在转盘光电液膜反应器中,激发光只需透过几十微米的液膜即可照射到光阳极表面,避免了反应液自身对激发光的吸收而造成的光损失,大大提高了激发光的利用率;同时转盘的转动加强了溶液的传质,最终使得转盘光电液膜反应器处理20-150 mg L-1RB的单位电极面积的RB去除量提高到传统光电液膜反应器的1.03-6.75倍。提高的倍数随RB的浓度增加而增加,并与TiO2/Ti电极自身的光催化活性呈正相关关系。转盘光电液膜反应器还可有效处理实际印染废水原水和预处理水,提高其可生化性。降解150分钟,脱色率分别达到81%和77%;TOC去除率分别达到51%和21%;BOD5/COD比值分别由32.6%和34%升高到48.5%和42.1%。3.发展了静态光阳极的斜板光电液膜反应器(GSPEC),其处理RB的最佳条件为:偏压0.8V;pH2.5;2.0 g L-1 Na2SO4和废水流速7.7L h-1。降解20mg L-1RB溶液90分钟,色度和TOC去除率分别为97.3%和76.2%。经GC-MS分析表明,RB的光电催化降解途径主要是氧化过程,RB可被降解为小分子有机酸,直至矿化为CO2和H2O。处理50mg L-1活性艳红X-3B(RBR)时,120分钟的色度和TOC去除率分别为97.7%和85%;处理100mg L-1活性艳蓝X-BR(RBB)时,120分钟的色度和TOC去除率分别为69.5%和43.2%。同一片电极30次处理20 mg L-1 RB的平均脱色率为86.8±5.3%,标准偏差为2.5%。与CPEC处理染料废水的比较结果与RPEC的结果类似,由于在斜板光电液膜反应器中,通过废水的循环流动,同时强化了激发光的利用率和废水的传质效率,最终强化了降解效率。处理印染废水1(150分钟)和印染废水2(180分钟),脱色率均达到85%;TOC分别达到55%和51%。表明斜板光电液膜反应器能够有效地降解实际印染废水。4.通过添加NH4F对SG-TiO2/Ti掺杂,使光阳极的光响应波长由400nm扩展到440nm,但同时其紫外光响应的光催化活性有所下降。无论是TiO2/Ti电极还是掺杂TiO2/Ti电极,利用斜板光电液膜反应器(GSPEC)均可利用免费光源——太阳光作激发光源,有效地使染料溶液脱色,从而进一步降低光电催化水处理的能耗。5.在RPEC的基础上,本着进一步降低RPEC的能耗和提高效率的思想,提出了双转盘光电池液膜反应器(DRPC),即将Cu电极制备成转盘,与TiO2/Ti转盘电极固定在同一转轴上,利用Ti与N型半导体TiO2接触产生的肖特基势垒,将光生电子自发转移向Ti表面,然后转移至与之等电位的Cu电极表面,并在Cu电极表面被饱和溶解氧捕获经一步或多步生成H2O2,H2O2可进一步参与染料的氧化降解,从而实现TiO2/Ti和Cu双极氧化,由此达到进一步提高效率和降低能耗的目的。双转盘光电池液膜反应器对染料脱色具有普遍性,处理10种不同的染料30min,脱色率为16.9%-99.9%。处理印染废水2,135分钟的脱色率和TOC去除率分别达到90%和49%,表明它可快速、高效降解实际印染废水。6. DRPC、RPEC和GSPEC的比较结果表明,DRPC比RPEC和GSPEC更高效,而且更低耗,更适合用于处理高浓度染料溶液。7.采用幂指数方程法建立了RB废水的转盘光电催化多因素降解动力学模型为: Ct = C0 exp (-0.06040I0.5383Q0.6670E0.8766R0.4666C0-0.6065 t)该模型能较好地描述RPEC催化降解RB废水的拟一级反应过程。本文研制的三种液膜反应器处理RB的表观动力学常数的大小顺序为DRPC>RPEC>GSPEC,与单位电极面积对RB的去除量的大小顺序一致。实验结果表明,本文研制的三种液膜反应器,通过光阳极的转动或废水的循环流动,使得部分光阳极暴露在空气中,同时强化了传质和激发光的利用率,比全浸式光阳极的传统光电反应器的处理效率大大提高,而且降低了能耗。本论文的研究结果对于将光催化技术推向实际废水的处理应用有着重要的参考意义。
王伟[10](2009)在《纳米二氧化钛光催化氧化法处理印染废水》文中指出本文在对光催化氧化处理印染废水国内外研究现状进行分析综述的基础上,首先采用纳米TiO2粉末对实际印染废水进行处理,验证了纳米TiO2光催化氧化处理印染废水的可行性,对处理工艺条件进行了优化。以玻璃和石英砂为载体,采用液相沉积法、溶胶一凝胶法和粘结法制备了TiO2薄膜。用薄膜对实际印染废水进行处理,结果显示粘结法所制备的TiO2薄膜对废水处理效果较好,薄膜化学稳定性高,CODCr去除率可达54.55%。对TiO2粉末光催化氧化处理实际印染废水的光降解反应动力学进行了研究。结果表明:实际印染废水的光催化降解可用Langmuir-Hinshelwood方程来描述,即浓度较低时,光催化降解符合一级动力学方程;浓度较高时,光催化降解符合零级动力学方程。
二、TiO_2悬浮体系光催化降解染料动力学研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、TiO_2悬浮体系光催化降解染料动力学研究(论文提纲范文)
(1)锑基或钛基光催化剂制备及其对水环境中抗生素的降解研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 水体环境中抗生素的去除方法 |
1.2.1 吸附法 |
1.2.2 生物法 |
1.2.3 高级氧化法 |
1.3 光催化剂的制备方法 |
1.3.1 固相法 |
1.3.2 水热/溶剂热法 |
1.3.3 模板法 |
1.3.4 微乳液法 |
1.3.5 溶胶-凝胶法 |
1.3.6 静电纺丝法 |
1.4 光催化剂性能增强策略 |
1.4.1 构建异质结 |
1.4.2 元素掺杂 |
1.4.3 形貌调控 |
1.4.4 多元复合 |
1.5 光催化技术降解抗生素的研究进展 |
1.5.1 磺胺类抗生素(SAs) |
1.5.2 四环素类抗生素(TCs) |
1.5.3 喹诺酮类抗生素(QNs) |
1.5.4 大环内酯类抗生素(MLs) |
1.6 锑基光催化剂的研究进展 |
1.6.1 氧化锑 |
1.6.2 锑酸盐 |
1.7 二氧化钛基光催化剂的研究进展 |
1.8 本文的研究思路和主要研究内容 |
1.8.1 研究思路 |
1.8.2 研究内容 |
1.9 技术路线 |
1.10 本论文的创新点 |
2 材料与方法 |
2.1 实验材料与试剂 |
2.2 主要仪器及设备 |
2.3 样品表征技术 |
2.3.1 X射线衍射(XRD)分析 |
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱(EDS)分析 |
2.3.3 透射电子显微镜(TEM) |
2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析 |
2.3.5 BET比表面分析 |
2.3.6 紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)分析 |
2.3.7 光电流和交流阻抗分析 |
2.3.8 质谱分析 |
2.4 光催化性能测试 |
2.4.1 模型化合物的选择 |
2.4.2 光催化实验 |
3 不同形貌Sb_2O_3的调控制备及其光催化降解抗生素研究 |
3.1 前言 |
3.2 制备方法 |
3.2.1 醇解法 |
3.2.2 水热法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 制备条件对Sb_2O_3晶型的影响 |
3.3.2 制备条件对Sb_2O_3形貌的影响 |
3.3.3 制备条件对Sb_2O_3吸光性能的影响 |
3.3.4 制备条件对Sb_2O_3光催化性能的影响 |
3.4 本章小结 |
4 BaSb_2O_6复合光催化剂的制备及其降解抗生素性能研究 |
4.1 前言 |
4.2 制备方法 |
4.2.1 BaSb_2O_6光催化剂的制备 |
4.2.2 改性BaSb_2O_6光催化剂的制备 |
4.2.3 TiO_2/BaSb_2O_6复合光催化剂的制备 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 BaSb_2O_6光催化剂 |
4.3.2 改性BaSb_2O_6催化剂 |
4.3.3 TiO_2/BaSb_2O_6 |
4.4 本章小结 |
5 SrSb_2O_5(H_2O)_4与CaSb_2O_5(OH)_2的制备及其降解抗生素性能研究 |
5.1 前言 |
5.2 制备方法 |
5.2.1 SrSb_2O_5(H_2O)_4光催化剂的制备 |
5.2.2 Pr-SrSb_2O_5(H_2O)_4的制备 |
5.2.3 CaSb_2O_5(OH)_2光催化剂的制备 |
5.2.4 Pr-CaSb_2O_5(OH)_2的制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 XRD分析 |
5.3.2 XPS分析 |
5.3.3 形貌及EDS分析 |
5.3.4 比表面积和孔径分布 |
5.3.5 UV-vis DRS分析 |
5.3.6 光催化降解性能 |
5.3.7 光电流和阻抗分析 |
5.3.8 光催化机理分析 |
5.3.9 稳定性评价 |
5.4 本章小结 |
6 WO_3/TiO_2光催化剂的制备及其降解抗生素性能研究 |
6.1 前言 |
6.2 制备方法 |
6.2.1 TiO_2纳米纤维的制备 |
6.2.2 WO_3/TiO_2纳米纤维的制备 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 XRD分析 |
6.3.2 SEM分析 |
6.3.3 XPS分析 |
6.3.4 UV-vis DRS分析 |
6.3.5 比表面积和孔径分布 |
6.3.6 光催化性能 |
6.3.7 光电流分析 |
6.3.8 光催化机理分析 |
6.3.9 稳定性评价 |
6.4 本章小结 |
7.结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(2)铟掺杂TiO2光催化剂的合成和及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 偶氮染料废水危害与处理方法 |
1.2.1 偶氮染料废水危害 |
1.2.2 偶氮染料特点与处理方法 |
1.2.3 光催化氧化技术的研究进展 |
1.3 TiO_2的掺杂改性方法 |
1.3.1 单金属元素掺杂 |
1.3.2 二元金属元素掺杂 |
1.3.3 单非金属元素掺杂 |
1.3.4 二元非金属元素掺杂 |
1.4 TiO_2的负载改性方法 |
1.4.1 矿物材料类 |
1.4.2 玻璃材料 |
1.4.3 碳材料 |
1.4.4 聚合物材料 |
1.5 研究目的、意义及其内容 |
1.5.1 研究目的与意义 |
1.5.2 研究内容 |
第2章 实验及测试方法 |
2.1 原料,试剂及实验仪器 |
2.1.1 原料及试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 光催化材料的制备 |
2.2.1 n%In-TiO_2光催化剂的制备 |
2.2.2 离子交换法制备HZSM-5 |
2.2.3 负载型5%In-TiO_2光催化剂的制备 |
2.3 光催化材料的表征 |
2.3.1 X射线衍射分析(XRD) |
2.3.2 FT-IR分析 |
2.3.3 UV-Vis DRS分析 |
2.3.4 催化剂的比表面积(BET)及孔径(BJH)分析 |
2.3.5 荧光光谱分析(FS) |
2.3.6 扫描电镜(SEM)分析 |
2.3.7 透射电镜(TEM)分析 |
2.3.8 X射线光电子能谱分析(XPS) |
2.4 偶氮荧光桃红光催化活性评价 |
2.4.1 紫外-可见吸收光谱分析(UV-Vis) |
2.4.2 偶氮荧光桃红吸收曲线 |
2.4.3 偶氮荧光桃红标准曲线 |
2.4.4 制出材料光催化降解偶氮荧光桃红活性测定 |
第3章 In-TiO_2光催化剂的制备及其性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 铟离子掺杂浓度的影响 |
3.2.1 XRD分析 |
3.2.2 FT-IR分析 |
3.2.3 UV-Vis DRS分析 |
3.2.4 比表面积(BET)及孔径(BJH)分析 |
3.2.5 扫描电镜(SEM)分析 |
3.2.6 透射电镜(TEM)分析 |
3.2.7 XPS分析 |
3.2.8 光催化机理探究 |
3.3 不同煅烧温度量的影响 |
3.3.1 XRD分析 |
3.3.2 FT-IR分析 |
3.3.3 UV-Vis DRS分析 |
3.3.4 比表面积(BET)及孔径(BJH)分析 |
3.3.5 扫描电镜(SEM)分析 |
3.4 光催化性能分析 |
3.4.1 吸附平衡实验 |
3.4.2 光催化剂用量实验 |
3.4.3 光催化活性实验 |
3.4.4 循环使用性能分析 |
3.4.5 光催化反应时间实验 |
3.4.6 UV-vis分析 |
本章小结 |
第4章 In-TiO_2/iM30K光催化剂制备及其性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 负载量对In-TiO_2/iM30K光催化活性的影响 |
4.2.1 XRD分析 |
4.2.2 FT-IR分析 |
4.2.3 UV-Vis DRS分析 |
4.2.4 比表面积(BET)及孔径(BJH)分析 |
4.2.5 荧光光谱分析 |
4.2.6 扫描电镜(SEM)分析 |
4.2.7 透射电镜(TEM)分析 |
4.2.8 XPS分析 |
4.2.9 光催化机理探究 |
4.3 光催化性能分析 |
4.3.1 吸附平衡实验 |
4.3.2 光催化剂用量实验 |
4.3.3 光催化活性实验 |
4.3.4 循环使用性能分析 |
4.3.5 光催化反应时间实验 |
4.3.6 UV-vis分析 |
本章小结 |
第5章 In-TiO_2/HZSM-5光催化剂的制备及其性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 负载量对In-TiO_2/HZSM-5光催化活性的影响 |
5.2.1 XRD分析 |
5.2.2 FT-IR分析 |
5.2.3 UV-Vis DRS分析 |
5.2.4 比表面积(BET)及孔径(BJH)分析 |
5.2.5 荧光光谱分析 |
5.2.6 扫描电镜(SEM)分析 |
5.2.7 透射电镜(TEM)分析 |
5.2.8 XPS分析 |
5.2.9 光催化机理探究 |
5.3 光催化性能分析 |
5.3.1 吸附平衡实验 |
5.3.2 光催化剂用量实验 |
5.3.3 光催化活性实验 |
5.3.4 循环使用性能分析 |
5.3.5 光催化反应时间实验 |
5.3.6 UV-vis分析 |
本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 |
致谢 |
(3)粘土基催化剂结构调控及光催化性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 TiO_2的结构和光催化原理 |
1.3 TiO_2的制备方法 |
1.4 影响TiO_2光催化活性自身因素 |
1.5 TiO_2的改性方式 |
1.6 矿物负载TiO_2的研究及进展 |
1.7 本研究的主要内容及创新点 |
2 实验部分 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验仪器 |
2.3 材料表征方法 |
2.4 光催化测试 |
2.5 本章小结 |
3 高岭土/TiO_2/氧化石墨烯复合材料制备及光催化性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.3 材料表征 |
3.4 光催化性能提升机制探讨 |
3.5 本章小结 |
4 蒙脱土/TiO_2/氧化石墨烯复合材料制备及光催化性能 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.3 材料表征 |
4.4 光催化性能提升机制探讨 |
4.5 本章小结 |
5 坡缕石/TiO_2/石墨烯量子点复合材料制备及光催化性能 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.3 实验结果 |
5.4 光催化性能提升机制探讨 |
5.5 本章小结 |
6 结论 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(4)掺杂型TiO2-海泡石复合材料的制备及其光催化性能研究(论文提纲范文)
作者简历 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 海泡石的研究现状 |
1.1.1 国内外海泡石资源的分布状况 |
1.1.2 海泡石的晶体结构与特性 |
1.1.3 海泡石的提纯与改性 |
1.1.4 海泡石的在环境领域中利用现状 |
1.2 印染废水的特点及当今治理方法 |
1.2.1 印染废水的起源及特点 |
1.2.2 印染废水的处理现状 |
1.3 TiO_2光催化技术研究进展 |
1.3.1 光催化技术发展概述 |
1.3.2 TiO_2光催化存在的问题 |
1.3.3 TiO_2光催化剂的负载固定化 |
1.3.4 TiO_2/粘土复合材料的研究进展 |
1.4 掺杂型TiO_2的研究进展 |
1.4.1 非金属元素掺杂 |
1.4.2 稀土金属离子掺杂 |
1.4.3 稀土-非金属共掺杂 |
1.5 课题的研究目的、内容和技术路线 |
1.5.1 研究目的及意义 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 技术路线 |
第二章 海泡石的提纯及解束处理研究 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料、试剂及设备仪器 |
2.2.2 海泡石的提纯活化处理 |
2.2.3 海泡石的纤维解束处理 |
2.2.4 材料的表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 海泡石的理化性质分析 |
2.3.2 纯化处理对海泡石晶体结构的影响 |
2.3.3 微波酸活化处理对海泡石晶体结构的影响 |
2.3.4 冷冻干燥处理对纤维表面形貌的影响 |
2.3.5 化学改性处理对纤维表面形貌的影响 |
2.4 本章小结 |
第三章 不同工艺制备TiO_2/海泡石复合材料及其光催化性能对比研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料、试剂及设备仪器 |
3.2.2 前驱体溶液的制备 |
3.2.3 TiO_2/海泡石复合材料的制备 |
3.2.4 材料的表征 |
3.2.5 TiO_2/海泡石复合材料的光催化性能验证 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 TiO_2/海泡石纳米复合材料的XRD测定 |
3.3.2 TiO_2/海泡石复合材料的SEM表征 |
3.3.3 TiO_2/海泡石复合材料的TEM表征 |
3.3.4 TiO_2/海泡石复合材料的BET结果分析 |
3.3.5 TiO_2/海泡石复合材料的形成机理 |
3.3.6 制备工艺对TiO_2/海泡石复合材料光催化性能的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 TiO_2/海泡石复合材料对橙黄G的光催化反应动力学研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料、试剂及设备仪器 |
4.2.2 TiO_2/海泡石复合光催化剂的制备 |
4.2.3 材料的表征 |
4.2.4 TiO_2/海泡石复合材料的光催化性能验证 |
4.2.5 光催化降解动力学模型的建立 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 Ti/海泡石配比对光催化活性的影响及其动力学分析 |
4.3.2 催化剂投加量对光催化效果的影响及其动力学分析 |
4.3.3 橙黄G初始浓度对光催化效果的影响及其动力学分析 |
4.3.4 pH值对光催化效果的影响及其动力学分析 |
4.3.5 橙黄G溶液降解过程的UV-Vis分析 |
4.3.6 TiO_2/海泡石复合光催化材料的稳定性研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 氮掺杂TiO_2/海泡石的制备及其可见光催化性能研究 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料、试剂及设备仪器 |
5.2.2 氮掺杂TiO_2/海泡石复合材料的制备 |
5.2.3 材料的表征 |
5.2.4 氮掺杂TiO_2/海泡石复合材料的可见光催化性能验证 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 氮掺杂TiO_2/海泡石复合材料的XRD测定 |
5.3.2 氮掺杂TiO_2/海泡石复合材料的TEM表征 |
5.3.3 氮掺杂TiO_2/海泡石复合材料的BET结果分析 |
5.3.4 氮掺杂TiO_2/海泡石复合材料的XPS结果分析 |
5.3.5 氮掺杂TiO_2/海泡石复合材料的UV-Vis DRS结果分析 |
5.3.6 不同氮源制备的氮掺杂TiO_2/海泡石复合材料的可见光催化性能比较 |
5.3.7 不同N掺杂比例对氮掺杂TiO_2/海泡石复合材料的结构及光催化性能的影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 稀土离子掺杂TiO_2/海泡石的制备及其可见光催化性能研究 |
6.1 前言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 实验原料、试剂及设备仪器 |
6.2.2 稀土掺杂TiO_2/海泡石复合材料的制备 |
6.2.3 材料的表征 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 稀土掺杂TiO_2/海泡石复合材料的XRD测定 |
6.3.2 稀土掺杂TiO_2/海泡石复合材料的SEM-TEM表征 |
6.3.3 稀土掺杂TiO_2/海泡石复合材料的BET结果分析 |
6.3.4 稀土掺杂TiO_2/海泡石复合材料的XPS结果分析 |
6.3.5 稀土掺杂TiO_2/海泡石复合材料的PL结果分析 |
6.3.6 稀土掺杂TiO_2/海泡石复合材料的UV-Vis DRS结果分析 |
6.3.7 不同稀土掺杂的TiO_2/海泡石复合材料的可见光催化性能比较 |
6.4 本章小结 |
第七章 Eu-N共掺杂TiO_2/海泡石的制备及其可见光催化性能研究 |
7.1 前言 |
7.2 实验部分 |
7.2.1 实验原料、试剂及设备仪器 |
7.2.2 Eu-N共掺杂TiO_2/海泡石复合材料的制备 |
7.2.3 材料的表征 |
7.2.4 Eu-N共掺杂TiO_2/海泡石复合材料的可见光催化性能验证 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 Eu-N共掺杂TiO_2/海泡石复合材料的XRD测定 |
7.3.2 Eu-N共掺杂TiO_2/海泡石复合材料的SEM-TEM表征 |
7.3.3 Eu-N共掺杂TiO_2/海泡石复合材料的BET结果分析 |
7.3.4 Eu-N共掺杂TiO_2/海泡石复合材料的PL结果分析 |
7.3.5 Eu-N共掺杂TiO_2/海泡石复合材料的UV-Vis DRS结果分析 |
7.3.6 Eu-N配比对可见光催化性能的影响 |
7.3.7 Eu-N共掺杂TiO_2/海泡石复合材料对实际废水降解的研究 |
7.4 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(5)悬浮体系纳米TIO2光催化剂的聚丙烯酰胺絮凝回收再利用及其对苯酚的光催化降解历程的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1.1 TiO_2 光催化技术 |
1.2 聚丙烯酰胺类絮凝剂 |
1.2.1 聚丙稀酰胺 |
1.2.2 高分子有机絮凝剂絮凝机理 |
1.3 酚类污染物及其危害 |
1.3.1 酚类污染物的来源 |
1.3.2 酚类污染物的危害 |
1.3.3 酚类污染物的处理方法 |
1.4 悬浮体系TiO_2 絮凝回收现状 |
1.5 研究目的及意义 |
1.6 主要研究内容及创新点 |
2 絮凝剂CPAM(APAM NPAM)絮凝回收悬浮体系纳米TiO_2 |
2.1 引言 |
2.2 实验试剂和仪器 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 实验仪器 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 絮凝剂投加量对絮凝回收效果的影响 |
2.3.2 絮凝搅拌条件对絮凝回收效果的影响 |
2.3.3 体系pH对絮凝回收的影响 |
2.4 结果与分析 |
2.4.1 絮凝剂投加量对絮凝回收TiO_2 的影响 |
2.4.2 絮凝搅拌条件对絮凝回收TiO_2 的影响 |
2.4.3 体系pH对絮凝回收TiO_2 的影响 |
3 悬浮体系纳米TiO_2 降解苯酚反应 |
3.1 引言 |
3.2 实验试剂和仪器 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 实验仪器 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 中压汞灯照射对降解苯酚的影响 |
3.3.2 体系pH对 TiO_2 降解苯酚的影响 |
3.3.3 苯酚浓度对TiO_2 降解苯酚速率的影响 |
3.3.4 自由基猝灭剂对TiO_2 降解苯酚的影响 |
3.3.5 悬浮体系TiO_2 降解苯酚 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1暗吸附和对照实验 |
3.4.2 体系pH对 TiO_2 降解苯酚的影响 |
3.4.3 苯酚浓度对TiO_2 降解苯酚速率的影响 |
3.4.4 自由基猝灭剂对TiO_2 降解苯酚的影响 |
3.4.5 苯酚的降解产物分析 |
4 絮凝剂聚丙烯酰胺对苯酚中间产物的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验试剂和仪器 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 实验仪器 |
4.3 实验方法 |
4.4 结果与分析 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
(6)TiO2/AC复合体系光催化降解染料及体系协同作用特征的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 染料废水概述 |
1.1.1 我国染料废水的现状 |
1.1.2 染料的分类 |
1.1.3 染料废水的特点 |
1.1.4 染料废水的处理方法 |
1.2 光催化氧化技术 |
1.2.1 光催化氧化技术的发展 |
1.2.2 光催化剂 |
1.2.3 TiO_2光催化的机理 |
1.2.4 TiO_2光催化降解染料废水存在的问题和不足 |
1.3 本文研究的目的和内容 |
1.3.1 选题的意义和目的 |
1.3.2 主要研究内容 |
第二章 实验仪器及所用方法 |
2.1 实验仪器和试剂 |
2.1.1 主要实验仪器 |
2.1.2 实验试剂 |
2.2 橙黄IV浓度的测定方法 |
2.2.1 橙黄IV最大吸收波长的确定 |
2.2.2 橙黄IV的标准曲线绘制 |
2.3 实验反应装置 |
2.3.1 悬浮式光催化氧化反应装置 |
2.3.2 负载式光催化氧化反应装置 |
第三章 悬浮体系TiO_2/AC吸附光催化降解染料 |
3.1 TiO_2光催化氧化橙黄IV溶液的研究 |
3.1.1 TiO_2投加量对光催化降解橙黄IV溶液的影响 |
3.1.2 初始溶液pH对TiO_2光催化降解橙黄IV溶液的影响 |
3.1.3 橙黄IV的初始浓度对TiO_2光催化效果的影响 |
3.2 粉末AC吸附橙黄IV溶液的研究 |
3.2.1 pH对AC吸附橙黄IV溶液的影响 |
3.2.2 吸附时间对AC吸附橙黄IV的影响 |
3.3 TiO_2光催化氧化和AC吸附橙黄IV染料的空白研究 |
3.4 机械混合TiO_2/AC吸附光催化氧化研究 |
3.4.1 不同TiO_2投加量对TiO_2/AC复合体系降解橙黄IV的影响 |
3.4.2 不同AC投加量对TiO_2/AC复合体系降解橙黄IV的影响 |
3.4.3 TiO_2/AC吸附—光催化降解橙黄IV溶液动力学研究 |
3.4.4 TiO_2/AC吸附—光催化降解甲基橙溶液动力学研究 |
3.4.5 TiO_2/AC吸附—光催化降解橙黄IV溶液的TOC变化 |
3.5 本章小结 |
第四章 负载体系TiO_2/AC-PPG吸附光催化降解橙黄IV |
4.1 复合催化剂的介绍 |
4.2 TiO_2/AC-PPG复合催化剂的制备 |
4.2.1 AC的预处理 |
4.2.2 载体聚丙烯颗粒(PPG)的预处理 |
4.2.3 复合催化剂的制备 |
4.3 复合催化剂的表征 |
4.4 负载体系TiO_2/AC-PPG降解橙黄IV溶液研究 |
4.4.1 TiO_2/AC-PPG复合催化剂吸附—光催化降解橙黄IV溶液 |
4.4.2 TiO_2/AC复合催化剂光催化降解橙黄IV溶液的动力学研究 |
4.5 TiO_2/AC-PPG复合催化剂的多次使用和再生 |
4.6 本章小结 |
第五章 结论与建议 |
5.1 结论 |
5.2 建议 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(7)悬浮光催化与膜分离耦合过程中膜污染机理及界面特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光催化技术概况 |
1.2.1 半导体光催化的基本原理 |
1.2.2 TiO_2光催化技术及其在水处理中的应用 |
1.2.3 悬浮TiO_2光催化剂的分离与回收 |
1.3 膜分离技术概况 |
1.3.1 膜分离的原理和分类 |
1.3.2 MF与UF膜技术 |
1.3.3 MF与UF膜在固液分离中的膜污染 |
1.4 光催化与膜分离耦合技术研究进展 |
1.4.1 光催化与膜分离的耦合形式 |
1.4.2 悬浮光催化与膜分离耦合技术在水处理中的应用 |
1.4.3 悬浮光催化与膜分离耦合技术和其它技术的联用 |
第二章 课题的提出、研究思路与研究内容 |
2.1 课题的提出 |
2.2 研究思路与实验方案 |
2.3 研究内容 |
第三章 不同维度TiO_2的胶体特性和团聚行为研究 |
3.1 引言 |
3.2 DLVO理论 |
3.2.1 范德华相互作用 |
3.2.2 静电相互作用 |
3.3 实验部分 |
3.3.1 材料和试剂 |
3.3.2 催化剂的制备与表征 |
3.3.3 催化剂在水溶液中的沉降实验 |
3.3.4 催化剂表面电荷密度的测定 |
3.3.5 催化剂絮体形貌的测定 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 水热合成催化剂颗粒的表征 |
3.4.2 催化剂的表面电荷特性 |
3.4.3 催化剂在水相中的团聚状态 |
3.4.4 催化剂在水相中的沉降 |
3.4.5 不同形貌催化剂的团聚机理分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 不同维度催化剂在超滤膜表面沉积现象研究 |
4.1 引言 |
4.2 理论部分 |
4.2.1 达西定律和阻力串联模型 |
4.2.2 滤饼层过滤模型 |
4.3 实验部分 |
4.3.1 实验材料和试剂 |
4.3.2 实验装置 |
4.3.3 实验方法 |
4.3.4 滤饼层断面结构分析 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 团聚状态对膜通量和滤饼层特性的影响 |
4.4.2 不同操作压力条件下的滤饼层结构变化 |
4.4.3 催化剂颗粒沉积过程中的团聚和形貌效应分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 染料的光催化降解及其对膜分离过程的影响研究 |
5.1 引言 |
5.2 理论部分 |
5.3 实验部分 |
5.3.1 实验材料和试剂 |
5.3.2 染料的光催化降解实验 |
5.3.3 催化剂分离实验 |
5.3.4 分析测试仪器和方法 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 不同催化剂的光催化性能对比 |
5.4.2 染料光降解路径和中间产物分析 |
5.4.3 降解前后催化剂絮体粒径对比 |
5.4.4 催化剂分离时的膜通量和产水水质 |
5.5 本章小结 |
第六章 TiO_2对不同类型低压中空纤维膜的污染机理研究 |
6.1 引言 |
6.2 理论部分 |
6.2.1 通量衰减模型 |
6.2.2 颗粒分离过程中的受力分析 |
6.3 实验部分 |
6.3.1 实验材料和试剂 |
6.3.2 实验装置 |
6.3.3 实验方法 |
6.3.4 SEM-EDS对膜和滤饼层的断面分析 |
6.4 结果与讨论 |
6.4.1 膜分离催化剂的通量和性能评价 |
6.4.2 滤饼层的断面结构分析 |
6.4.3 不同操作条件下的过滤阻力 |
6.4.4 颗粒在膜表面的受力分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 光催化与膜分离耦合中的微观相互作用及其效应研究 |
7.1 引言 |
7.2 理论部分 |
7.3 实验部分 |
7.3.1 实验材料和试剂 |
7.3.2 吸附实验 |
7.3.3 实验方法 |
7.3.4 分析测试仪器和方法 |
7.4 结果与讨论 |
7.4.1 染料与催化剂的相互作用 |
7.4.2 催化剂在膜界面的沉积行为和表面特性分析 |
7.4.3 膜通量变化及污染机理分析 |
7.4.4 膜产水水质及染料透过膜机理分析 |
7.5 本章小结 |
第八章 主要结论与创新 |
8.1 全文主要结论 |
8.2 研究特色与主要创新点 |
参考文献 |
致谢 |
博士期间的科研成果 |
(8)微米级负载型TiO2催化剂的制备及其光催化降解特性(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 光催化技术的研究现状 |
1.2.1 TiO_2光催化氧化反应机理 |
1.2.2 TiO_2催化剂的制备及改性 |
1.2.3 TiO_2催化剂的改性方法 |
1.2.4 光催化技术的应用及存在问题 |
1.2.5 负载型 TiO_2催化剂研究进展 |
1.3 光催化-膜分离协同工艺的研究现状 |
1.3.1 膜分离技术在水处理领域发展现状 |
1.3.2 光催化-膜分离协同式反应器研究进展 |
1.3.3 光催化-膜分离协同式反应器发展趋势 |
1.4 光催化技术处理制药废水的研究现状 |
1.4.1 制药废水的来源及特点 |
1.4.2 制药废水的危害性及处理现状 |
1.4.3 光催化技术在处理制药废水方面的应用 |
1.5 本课题选题思路、研究内容及意义 |
1.5.1 选题思路 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 创新及意义 |
第二章 微米级负载型 TiO_2催化剂的研制 |
2.1 负载型 TiO_2催化剂载体简介 |
2.2 载体的选择 |
2.3 催化剂制备实验 |
2.3.1 催化剂制备实验试剂及仪器 |
2.3.2 微米级负载型 TiO_2催化剂的制备工艺流程 |
第三章 悬浮型光催化-膜分离反应器简介及催化剂活性评价装置设计 |
3.1 悬浮型光催化-膜分离反应器结构特征 |
3.2 悬浮型光催化-膜分离反应器工作原理 |
3.3 悬浮型光催化-膜分离反应器基本特点 |
3.4 催化剂活性评价装置 |
3.5 实验评价方法 |
3.6 酸性红 B 溶液最大吸收波长确定及标准曲线的绘制 |
第四章 微米级负载型 TiO_2催化剂活性评价及特性表征 |
4.1 模拟污染物酸性红 B 的 CODCr与褪色率关系 |
4.2 TiO_2最佳负载量的确定 |
4.2.1 负载量的计算: |
4.2.2 确定最佳负载量的活性评价实验 |
4.3 煅烧阶段对微米级负载型 TiO_2纳米晶催化活性的影响 |
4.3.1 碳化效应问题的讨论与分析 |
4.3.2 煅烧温度对微米级负载型 TiO_2催化活性的影响 |
4.3.3 煅烧时间对微米级负载型 TiO_2催化活性的影响 |
4.4 连续运行考察催化剂的稳定性 |
4.5 微米级负载型 TiO_2催化剂表征 |
4.5.1 粒径分布的测定 |
4.5.2 比表面积(BET)的测定 |
4.5.3 X 射线衍射(XRD)的测定 |
4.5.4 傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR) |
4.5.5 透射电镜(TEM)及能谱(EDS)测定 |
4.6 本章小结 |
第五章 微米级负载型 TiO_2催化活性影响因素分析 |
5.1 催化剂投加量对污染物降解效果的影响 |
5.2 污染物初始浓度对催化剂活性的影响 |
5.3 污染物初始 pH 对催化剂活性的影响 |
5.4 H_2O_2的投加量对催化降解效果的影响 |
5.5 催化剂重复使用对污染物降解效果的影响 |
5.6 表面活性剂对催化剂降解效果的影响 |
5.7 本章小结 |
第六章 微米级负载型 TiO_2在悬浮型光催化-膜分离反应器中特性研究 |
6.1 催化剂投加量与悬浮特性的关系 |
6.2 光催化反应器底部曝气量对微米级 TiO_2悬浮特性的影响 |
6.3 膜底曝气量对膜污染的影响 |
6.4 微米级负载型 TiO_2的分离特性及膜污染特性 |
6.5 光催化-膜分离反应器长期运行时的膜污染特性 |
6.6 本章小结 |
第七章 微米级负载型 TiO_2催化剂实际应用降解制药废水的研究 |
7.1 制药废水处理工艺的选择 |
7.2 处理工艺 1(絮凝+光催化+SBR) |
7.2.1 制药废水的絮凝预处理 |
7.2.2 制药废水的光催化处理 |
7.2.3 制药废水的 SBR 处理 |
7.3 处理工艺 2(SBR+絮凝+光催化) |
7.3.1 制药废水的 SBR+絮凝处理 |
7.3.2 制药废水的光催化处理 |
7.4 工艺 1 与工艺 2 比较分析 |
7.5 光催化降解制药废水反应动力学研究 |
7.5.1 动力学级数的确定 |
7.5.2 动力学模型的建立 |
7.6 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
发表论文及科研情况说明 |
致谢 |
(9)光电液膜反应器处理染料废水的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 半导体的光催化作用机理 |
1.1.1 半导体光催化剂的能带结构 |
1.1.2 TiO_2的光催化反应过程 |
1.1.3 TiO_2光催化存在的问题 |
1.2 纳米TiO_2薄膜电极的制备方法 |
1.2.1 阳极氧化法 |
1.2.2 化学气相沉积法 |
1.2.3 溶胶-凝胶(sol-gel)法 |
1.2.4 热胶黏合法 |
1.2.5 直接热氧化法 |
1.3 TiO_2光电催化反应的影响因素 |
1.3.1 TiO_2晶体结构的影响 |
1.3.2 TiO_2晶粒尺寸的影响 |
1.3.3 TiO_2膜电极的影响 |
1.3.4 反应条件对光电催化性能的影响 |
1.4 TiO_2光催化技术在环境领域中的应用 |
1.4.1 TiO_2光催化技术在水处理中的应用 |
1.4.2 TiO_2光电催化技术在水处理中的应用 |
1.4.3 水处理中光电催化反应器的研制 |
1.4.4 光电催化反应动力学 |
1.5 染料废水处理研究进展 |
1.5.1 染料的发色机理 |
1.5.2 染料废水的脱色方法 |
1.6 本文的研究目标、内容及技术路线 |
1.6.1 研究目标 |
1.6.2 研究内容 |
1.6.3 技术路线 |
第二章 实验仪器及实验方法 |
2.1 实验仪器 |
2.2 实验试剂及材料 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 TiO_2膜电极的制备 |
2.3.2 TiO_2膜电极的活性评价 |
2.3.3 实验分析方法 |
第三章 转盘光电液膜反应器(RPEC)处理染料废水 |
3.1 转盘光电液膜反应器装置 |
3.2 转盘光电液膜反应器处理废水过程 |
3.3 目标污染物的分子结构及其工作曲线的建立 |
3.4 HO-TiO_2/Ti 转盘光电液膜反应器 |
3.4.1 HO-TiO_2/Ti 电极的光电响应 |
3.4.2 不同过程处理RB |
3.4.3 液膜光电(Thin-film PEC)与传统光电(CPEC)的比较 |
3.4.4 不同因素对处理效率的影响 |
3.4.5 RB 的脱色和矿化 |
3.5 AO-TiO_2/Ti 转盘光电液膜反应器处理染料废水 |
3.5.1 AO-TiO_2/Ti 电极的光电响应 |
3.5.2 AO-TiO_2/Ti 电极的表面形貌 |
3.5.3 不同过程处理RB |
3.5.4 液膜光电(Thin-film PEC)与传统光电(CPEC)的比较 |
3.5.5 不同因素对处理效率的影响 |
3.5.6 RB 废水的脱色和矿化 |
3.6 SG-TiO/Ti 转盘光电液膜反应器处理染料废水 |
3.6.1 SG-TiO_2/Ti 电极制备条件的优化 |
3.6.2 SG-TiO_2/Ti 电极的表征 |
3.6.3 对RB 的处理 |
3.6.4 对诱惑红(AR)的处理 |
3.7 不同方法制备TiO_2/Ti 电极催化性能的比较 |
3.7.1 光电响应性能 |
3.7.2 RB 的脱色和矿化 |
3.7.3 脱色率较传统光电过程的提高倍数 |
3.8 SG-TiO_2/Ti 转盘光电液膜反应器对实际印染废水的处理 |
3.8.1 色度去除 |
3.8.2 TOC 去除 |
3.8.3 可生化性(BOD_s/COD) |
3.9 SG-TiO_2/Ti 转盘稳定性和重现性 |
3.9.1 单片SG-TiO_2/Ti 转盘多次使用的稳定性 |
3.9.2 多片SG-TiO_2/Ti 转盘的重现性 |
3.10 本章小结 |
第四章 斜板光电液膜反应器(GSPEC)处理染料废水 |
4.1 斜板光电液膜反应器装置 |
4.2 斜板光电液膜反应器处理废水过程 |
4.3 目标污染物的分子结构及工作曲线的建立 |
4.4 SG-TiO_2/Ti 电极斜板光电反应器的结果与讨论 |
4.4.1 催化降解RB 模拟染料废水 |
4.4.2 催化降解活性艳红X-3B(RBR)模拟染料废水 |
4.4.3 催化降解活性艳蓝X-BR(RBB) |
4.4.4 GSPEC 处理不同染料较 CPEC 的提高效率比较 |
4.4.5 催化降解实际印染废水 |
4.4.6 太阳光源下催化降解模拟染料废水 |
4.5 N、F-TiO_2/Ti 电极斜板光电反应器的结果与讨论 |
4.5.1 N、F-TiO_2/Ti 电极的光电响应性能 |
4.5.2 N、F-TiO_2/Ti 膜电极的紫外-可见吸收光谱 |
4.5.3 N、F-TiO_2/Ti 电极GSPEC 处理RB |
4.5.4 TiO_2/Ti 和N、F-TiO_2/Ti 电极催化性能的比较 |
4.5.5 TiO_2/Ti 和N、F-TiO_2/Ti 电极的性能比较小结 |
4.6 本章小结 |
第五章 双转盘光电池液膜反应器(DRPC)处理染料废水 |
5.1 双转盘光电池液膜反应器装置 |
5.2 双转盘光电池液膜反应器处理废水过程 |
5.3 目标污染物的分子结构及工作曲线的建立 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 不同模式处理RB |
5.4.2 不同阴极材料的影响 |
5.4.3 不同浓度RB 溶液的处理效率 |
5.4.4 RB 的脱色和矿化 |
5.4.5 DRPC 处理其他染料废水 |
5.4.6 实际染料废水的处理 |
5.4.7 DRPC 的降解机理探讨 |
5.4.8 三种液膜反应器效率的比较 |
5.4.9 与文献报道处理RB 效果的比较 |
5.5 本章小结 |
第六章 光电液膜反应器的反应动力学 |
6.1 转盘光电液膜反应器反应动力学的影响因素 |
6.1.1 光强度 I 的影响 |
6.1.2 TiO_2催化剂量 Q 的影响 |
6.1.3 偏压E 的影响 |
6.1.4 转盘转速R 的影响 |
6.1.5 RB 初始浓度 C_0的影响 |
6.1.6 初始pH 的影响 |
6.1.7 Na_2SO_4浓度C_E的影响 |
6.2 转盘光电液膜反应器反应动力学方程 |
6.3 转盘光电液膜反应器反应动力学方程的验证 |
6.4 三种液膜反应器表观动力学常数kapp的比较 |
6.5 本章小结 |
第七章 全文总结 |
7.1 本论文的主要结论 |
7.2 本论文的主要创新点 |
7.3 本论文存在的问题及展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表和已录用的论文 |
申请发明专利 |
获奖情况 |
致谢 |
(10)纳米二氧化钛光催化氧化法处理印染废水(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
第一章 引言 |
1.1 印染废水的组成及特点 |
1.2 印染废水国内外研究现状 |
1.3 本章小结 |
第二章 光催化技术 |
2.1 光催化剂的选择 |
2.1.1 催化剂TiO_2 的结构 |
2.1.2 催化剂TiO_2 的优点 |
2.2 TiO_2 光催化机理 |
2.3 TiO_2 光催化反应的影响因素 |
2.3.1 TiO_2 的微晶结构 |
2.3.2 pH 值的影响 |
2.3.3 外加催化剂的影响 |
2.3.4 TiO_2 投加量的影响 |
2.3.5 有机物的浓度 |
2.3.6 光源与光强 |
2.4 TiO_2 光催化法在实际应用中存在的问题 |
2.4.1 量子效率偏低 |
2.4.2 固定化条件苛刻 |
2.4.3 光催化剂粉末的分散问题 |
2.4.4 高浓度废水的透光率 |
2.4.5 有机污染物降解中间产物的复杂性 |
2.4.6 反应机制缺乏必要的验证手段 |
2.4.7 光谱响应范围窄 |
2.4.8 工业化成本较高 |
2.5 提高TiO_2 光催化效率的途径 |
2.5.1 TiO_2 光催化剂表面修饰 |
2.5.2 光催化降解体系的优化 |
2.5.3 反应器的优化设计 |
2.6 国内二氧化钛光催化法降解染料的研究现状 |
2.6.1 二氧化钛粉体降解染料及动力学研究现状 |
2.6.2 二氧化钛薄膜降解染料的研究现状 |
2.7 本论文研究的意义及主要内容 |
2.7.1 选题意义 |
2.7.2 研究内容及目的 |
第三章 TiO_2粉末光催化处理实际印染废水 |
3.1 实验部分 |
3.1.1 实验药品及废水水质 |
3.1.2 实验方案 |
3.2 实验结果与讨论 |
3.2.1 正交实验与极差分析 |
3.2.2 各因素的影响结果分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 TiO_2薄膜光催化处理实际印染废水研究 |
4.1 光催化剂TiO_2 固定化 |
4.1.1 TiO_2 固定化所用载体 |
4.1.2 TiO_2 固定化技术 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 TiO_2 薄膜固定化载体和制备方法的选择 |
4.2.2 TiO_2 薄膜的制备 |
4.2.3 实验方案 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 液相沉积法制备的TiO_2 薄膜的光催化实验 |
4.3.2 溶胶-凝胶法制备的TiO_2 薄膜的光催化实验 |
4.3.3 粘结剂法制备的TiO_2 薄膜的光催化实验 |
4.4 本章小结 |
第五章 TiO_2 粉末降解实际印染废水的反应动力学研究 |
5.1 有机物降解的动力学原理 |
5.2 实验方案 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 不同初始浓度印染废水的光催化的降解情况 |
5.3.2 不同初始浓度印染废水光催化降解一级动力学方程拟合 |
5.3.3 高初始浓度印染废水光催化降解零级动力学方程拟合 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论及建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
四、TiO_2悬浮体系光催化降解染料动力学研究(论文参考文献)
- [1]锑基或钛基光催化剂制备及其对水环境中抗生素的降解研究[D]. 韩秀萍. 西安理工大学, 2021
- [2]铟掺杂TiO2光催化剂的合成和及其性能研究[D]. 韩铭. 沈阳理工大学, 2021(01)
- [3]粘土基催化剂结构调控及光催化性能研究[D]. 王多笑. 中国矿业大学, 2020(03)
- [4]掺杂型TiO2-海泡石复合材料的制备及其光催化性能研究[D]. 周凤. 中国地质大学, 2019(01)
- [5]悬浮体系纳米TIO2光催化剂的聚丙烯酰胺絮凝回收再利用及其对苯酚的光催化降解历程的影响[D]. 王建钊. 兰州交通大学, 2019(04)
- [6]TiO2/AC复合体系光催化降解染料及体系协同作用特征的研究[D]. 费锡智. 苏州科技学院, 2015(06)
- [7]悬浮光催化与膜分离耦合过程中膜污染机理及界面特性研究[D]. 张继伟. 浙江工业大学, 2013(09)
- [8]微米级负载型TiO2催化剂的制备及其光催化降解特性[D]. 董业硕. 天津城市建设学院, 2012(06)
- [9]光电液膜反应器处理染料废水的研究[D]. 徐云兰. 上海交通大学, 2009(01)
- [10]纳米二氧化钛光催化氧化法处理印染废水[D]. 王伟. 华北电力大学(河北), 2009(11)