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光催化氧化是水污染控制的高级氧化技术之一,具有重要的潜在应用价值。考虑到实际净水过程中可能会有许多固体杂质与光催化剂共存,并可能会促进或者抑制光催化剂的活性。因此,搞清固体杂质对光催化反应过程的影响是非常必要的,可为光催化技术的发展及其应用提供理论依据。本论文选取黏土矿物、金属氧化物、有机质及生物颗粒物等四类固体杂质中的典型颗粒物作为实验对象,以萘酚蓝黑(NBB)为模拟污染物,采用动力学方法研究了这些固体杂质对TiO2和ZnO光催化降解萘酚蓝黑活性的影响,并初步探讨了影响机制。论文研究的主要内容及结果如下:(1)实验用的黏土矿物包括蒙脱土、高岭土、伊利石、叶腊石、天然石英砂等,均取自天然产物。使用的金属氧化物包括α-FeOOH、α-Fe2O3、Fe(OH)3胶体、α’-AlOOH、γ-Al2O3、α-MnO2、δ-MnO2、γ-MnOOH、γ-Mn3O4等,均采用化学合成方法自制。使用的有机质有腐殖酸和富里酸,为人工提取的天然产物。生物颗粒物为药厂提供的活性污泥。研究中采用XRD、SEM和UV-Vis DRS等技术对固体杂质颗粒物及其与光催化剂作用后的样品进行了表征。(2)δ-MnO2在不同pH条件下对TiO2和ZnO光催化降解萘酚蓝黑的活性有明显不同的影响。当pH=3时,体系中共存的δ-MnO2对TiO2的光催化活性有促进作用。但当pH分别为6、9、10时,TiO2活性明显受到严重抑制,甚至完全失活,抑制程度由低到高依次为pH10 < pH6 < pH9;然而,在此条件下,天然锰矿对TiO2活性的抑制程度随pH的增加而降低;当调节体系的pH到3后,可以解除δ-MnO2对催化剂的抑制效应,恢复其催化活性。当pH=6时,锰氧化物中除了α-MnO2外,其它晶型的锰氧化物均严重抑制了TiO2的活性,抑制程度由弱到强依次为天然锰矿<γ-MnOOH<γ-Mn3O4 <δ-MnO2;但是相同条件下,水中共存的γ-MnOOH和天然锰矿等固体杂质却提高了ZnO光催化反应的速率;体系中共存的δ-MnO2也使ZnO光催化降解速度降低,染料完全降解的时间由原来的25min延长到35min。与TiO2/氧化锰体系相比,ZnO具有很强的抗锰抑制能力。TiO2/δ- MnO2样品的UV-Vis DRS结果显示,δ-MnO2使TiO2样品的吸收带边蓝移,SEM照片表明,δ-MnO2使TiO2样品粒径增大,团聚严重,这些都造成TiO2光催化活性降低。(3)pH=6时,所选黏土矿物均对TiO2光催化降解萘酚蓝黑的活性有较弱的抑制作用,且蒙脱土的抑制程度最大,但此时反应仍符合一级动力学行为。(4)当体系中有α-FeOOH共存时,随α-FeOOH浓度的增大,对TiO2的光催化活性的抑制程度有小幅增加;pH越高,TiO2降解萘酚蓝黑的速度越低。当pH=6,铁氧化物颗粒物存在时,反应速率常数均小于对比实验的速率常数,体系仍遵循一级动力学行为。(5)在初始pH=6时,溶液中共存的α’-AlOOH和γ-Al2O3使TiO2的动力学曲线右移,即反应速率有所降低,反应过程不再遵循一级动力学方程。(6)腐殖酸和富里酸对TiO2和ZnO活性影响大不相同。腐殖酸对TiO2和ZnO完全降解萘酚蓝黑所需时间没有影响,只是使动力学曲线略有下移。但富里酸对两种催化剂的活性均产生严重的抑制作用,是光催化剂的毒物。DRS的结果显示,受富里酸污染的TiO2和ZnO的光吸收强度降低,吸收带边明显蓝移。(7)不同pH下,活性污泥对TiO2光催化活性产生明显的抑制作用,在pH=6和9时抑制作用更大。