【摘 要】
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随着近年来光催化技术的快速发展,为水环境中重金属离子的处理开辟了一个全新的方向,尤其是水环境中六价铬(Cr(Ⅵ))的处理受到了越来越多研究者的青睐。光催化技术是一种温和
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随着近年来光催化技术的快速发展,为水环境中重金属离子的处理开辟了一个全新的方向,尤其是水环境中六价铬(Cr(Ⅵ))的处理受到了越来越多研究者的青睐。光催化技术是一种温和的,环境友好的方法。光催化技术净化处理水环境中的Cr(Ⅵ),其原理是将高毒的Cr(Ⅵ)还原为低毒的三价铬(Cr(Ⅲ))。然而,光催化净化水环境中Cr(Ⅵ)的研究进展相对缓慢,尤其是在实际应用中还未得到有效的推广,其主要原因在于:(1)传统的光催化剂还原效率较低,且还原后的产物Cr(Ⅲ)易沉积在光催化剂表面,使光催化剂失活;(2)反应后的Cr(Ⅲ)在氧化的自然环境中可能会被重新氧化为Cr(Ⅵ),很难实现水环境中铬离子毒性的的完全去除;(3)在实际的Cr(Ⅵ)治理中(例如湖泊、河流等),光催化剂如何回收再利用是一个难题。本文旨在发展光催化技术与吸附、离子交换技术的协同作用。针对水环境中处理Cr(Ⅵ)的特性,我们主要从以下三方面进行探究:首先,我们将光催化剂与聚苯胺(PANI)复合,解决光催化剂还原效率低,以及催化剂易失活的难题。利用质子化后聚苯胺上带正电荷的氨基,吸附带负电荷的六价铬阴离子(Cr2O72-),排斥带正电荷的三价铬阳离子(Cr3+)。光催化剂对Cr(Ⅵ)的快速吸附,有利于促进光催化还原过程。反应产物Cr(Ⅲ)在催化剂表面的快速脱附,保证了催化剂的稳定性和耐久性。同时,TiO2表面聚苯胺的改性,能够促进TiO2表面光生电荷的分离,提高催化剂的光还原效率。第二,我们利用光催化与离子交换协同作用,在光催化还原六价铬(Cr2O72-)的同时,富集并回收还原产物三价铬(Cr3+)。实现了 Cr(Ⅵ)的去除,也避免了Cr(Ⅲ)的二次污染。通过制备同时具有可见光活性和阳离子交换性能的光催化-离子交换材料K2n(Sn3S7)n,对其光催化-离子交换协同性能进行了系统的探究。证实了同时完成Cr(Ⅵ)的还原及Cr(Ⅲ)富集的可能性,并通过氯化钾溶液的清洗实现了光催化剂的再生和Cr(Ⅲ)的回收。最后,在光催化-离子交换协同作用的基础上,我们进一步提出了自分散-聚合的光催化-离子交换材料用于水环境中低浓度Cr(Ⅵ)的去除。通过溶液相剥离,实现Na2n(Sn3S7)n材料自分散-聚合的特性。通过水环境中低浓度Cr(Ⅵ)的高效去除及Cr(Ⅲ)富集,回收,实现光催化剂的快速回收。为光催化技术治理水环境中Cr(Ⅵ)提供了一个全新的思路。
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