TiO2光催化剂的制备及其光催化降解氰离子的研究

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氰化物属剧毒、高毒物质,工业上氰化物被大量用于氰化提金、金属电镀、合成橡胶、合成纤维、染料制造、炼焦及有机玻璃等工业,随着氰化物的应用不断增多,产生的大量含氰废水对环境会造成很大的污染,对人类的健康,对牲畜、鱼类的生命都是一种严重的威胁。目前对含氰废水的去除研究也较多,但都不同程度存在缺陷,因而限制了其在实际中的应用。因此,探索经济、有效的除氰方法,对含氰废水处理是一项很有价值的课题。本文在对已有的除氰方法进行分析、研究、探讨的基础上,提出以TiO2及掺杂TiO2为光反应催化剂,在紫外光的辐射下催化降解水中微痕量氰离子的方法,对其进行了实验研究。实验部分以NaCN水溶液光催化降解为模型反应,以溶胶.凝胶法制备的粉体TiO2和粉体掺杂TiO2为光反应催化剂,在紫外光的照射下,催化降解水中CN-,研究了主要因素对反应的影响,对TiO2光催化降解水中CN-反应的动力学作了初步的探讨;并对催化剂进行了物理表征。实验结果表明:(1)在紫外光的辐射下TiO2对溶液中CN-有显著的催化降解作用,在最佳条件下,降解率可达100%。采用溶胶-凝胶法制备TiO2时,当焙烧温度为600℃时,制备的TiO2对CN-的降解效果最佳,此时TiO2的晶型为锐钛矿和金红石型共存。(2)实验考察了溶液pH、CN-初始浓度、TiO2用量、反应时间、光照强度等对光催化反应的影响,结果显示:溶液pH在4-10时CN-降解率较高,为72%左右;在相同的反应时间内,CN-降解率随CN-初始浓度增大而增大,在浓度为10mg/L时达到最大,η=77.3%;实验表明TiO2用量合适时,TiO2表现出高活性。所以在TiO2用量为1g/L时最适宜,η=73.6%;CN-的降解率随的变化呈现先快后慢的趋势,反应2h时,η=79.7%;8h时,η=99.2%;双倍功率紫外光辐射6h,降解率就可达到100%。(3)本文对TiO2光催化降解CN-反应的机理进行了初步探讨,结果表明:反应符合一级反应动力学规律。(4)掺杂TiO2与纯TiO2的在催化降解CN-上性能相似。(5)TiO2和掺杂TiO2作为光致反应催化剂,可重复利用。(6)本文对TiO2光催化降解CN-的实用性做了初步的工艺设计。该方法除氰的突出优点是处理效率高,光照6h后CN-的降解率即可达到99%、处理过程无二次污染;同时该方法对氰的去除选择性较高,不受水中其它共存离子影响,因此,该方法应用于含氰废水处理有很好的前景。
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