论文部分内容阅读
伴随着科技的不断进步,对于海洋石油的开采和利用也在逐年增长,随之海洋石油污染也很严重。目前国内外的大多学者利用光催化技术处理海洋石油污染。本文研究了氟化物、氧化物将可见光转换成紫外光的上转换发光材料并与Ti O2复合的方法对其进行改性,并对用溶胶-凝胶法、共沉淀法分别制备的Ca F2(Er3+)/Ti O2和Zr O2(Er3+)/Ti O2复合光催化剂处理海洋石油的污染。主要研究结果如下:(1)通过燃烧法制备了Ca F2(Er3+)上转换发光材料,在此基础上利用溶胶-凝胶法将上转换材料与Ti O2进行复合,并通过XRD和SEM等技术手段对其微观结构进行了探索,确定了催化剂的晶型、形貌和粒径。利用自制光催化反应器研究了该催化剂在紫外-可见光下对柴油的降解能力及相关因素对降解性能的影响。通过SEM和XRD等技术手段对Ca F2(Er3+)/Ti O2复合光催化剂进行表征,显示所制备材料微粒分布均匀、大部分为呈球形形状,复合光催化剂的粒径在10-50nm范围内。所制备的正交试验确定Ca F2(Er3+)/Ti O2复合光催化剂光催化降解海洋柴油污染的优化条件为:当复合光催化剂的投加量在0.8g/L,柴油的浓度为10mg/L,掺杂比为15%的复合光催化剂,调整溶液的p H值为7时,反应2.5小时,Ca F2(Er3+)/Ti O2光催化剂有效处理柴油的效率为88.85%。正交试验表明影响先后顺序为投加柴油量>催化剂投加量>p H>反应温度>催化剂掺杂比。(2)通过用共沉淀法制备了Zr O2(Er3+)/Ti O2复合光催化剂,Zr O2(Er3+)的掺杂量为10、20、30、40、50%来制备不同的光催化剂。通过XRD和SEM等技术手段对其表征,结果是上转换材料微粒基本呈球形,分布较均匀,分散性好,结晶度较高,平均粒径为29.73nm。研究复合光催化剂掺Zr O2(Er3+)量、柴油的初始浓度、催化剂的投加量、p H值和反应时间等单因素对降解柴油的影响。根据正交实验可知当柴油的初始浓度为0.20g/L、反应时间为2.5h、Zr O2(Er3+)掺杂量为40%、Zr O2(Er3+)/Ti O2复合光催化剂的投加量0.8g/L和p H值为7时,柴油去除率能达到近87.74%。通过极差分析可知,五个因素对纳米Zr O2(Er3+)/Ti O2复合光催化氧化降解柴油的影响程度大小排序为:反应时间>柴油初始浓度>p H>投加量>掺杂比。其中Zr O2(Er3+)/Ti O2掺杂比和投加量对光催化降解柴油反应的影响效果相差不多,没有显著差异。(3)采用共沉淀法制备上转换材料Zr O2(Er3+)/Ti O2复合光催化剂,考察光催化剂的投加量、柴油初始浓度、不同掺杂比的催化剂和p H值的因素对反应动力学的影响,用所得数据对光催化反应动力学进行分析,可知反应为一级反应。(4)采用共沉淀法制备上转换材料的掺杂比为30%的Zr O2(Er3+)/Ti O2复合光催化剂,通过偶联剂法成功制成漂浮型的光催化剂/聚丙烯多面球。光催化剂粉末都可在可见光下对柴油进行降解,在光照8.0小时后,漂浮型光催化剂对柴油的总去除率在98%以上,掺杂比为30%的Zr O2(Er3+)/Ti O2光催化剂的光催化降解率在68%以上;漂浮型光催化剂对原油的总去除率在96%以上,掺杂比为30%的Zr O2(Er3+)/Ti O2光催化剂的光催化降解率在39%以上。