【摘 要】
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随着工业的蓬勃发展,印染废水排放量日渐增加,成为生态环境的一大威胁。近年来光催化和高级氧化技术在印染废水处理领域得到了广泛的应用。纳米氧化锌（Zn O）作为光催化剂具有制备方法简单、催化活性强等优点,但吸附能力低、不能利用可见光等缺陷严重限制了其应用。本文采用非金属掺杂的方式对Zn O进行改性,制备了乙炔黑（AB）掺杂纳米氧化锌（AB-Zn O）,作为光催化材料降解印染废水,选用甲基橙（MO）作为
【基金项目】
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河北省教育厅重点基金（ZD2019126）； 河北省专业学位教学案例库建设项目（KCJSZ2018015）；
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随着工业的蓬勃发展,印染废水排放量日渐增加,成为生态环境的一大威胁。近年来光催化和高级氧化技术在印染废水处理领域得到了广泛的应用。纳米氧化锌（Zn O）作为光催化剂具有制备方法简单、催化活性强等优点,但吸附能力低、不能利用可见光等缺陷严重限制了其应用。本文采用非金属掺杂的方式对Zn O进行改性,制备了乙炔黑（AB）掺杂纳米氧化锌（AB-Zn O）,作为光催化材料降解印染废水,选用甲基橙（MO）作为目标污染物模拟印染废水,研究内容和结果如下:（1）通过水热法制备了Zn O及AB掺杂的AB-Zn O,并对材料进行了X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征。材料对MO吸附实验显示:10%wt AB-Zn O对MO的吸附能力是Zn O的8.18倍;当AB-Zn O投加量为1.0 g/L、溶液初始p H=7、环境温度为40℃时,AB-Zn O吸附容量最大为5.2 mg/g;AB-Zn O对MO的吸附过程可用Langmuir模型来描述,最大Langmuir吸附容量为5.59mg/g;吸附过程吸热,能够自发进行。（2）以AB-Zn O作为光催化剂降解MO,研究显示:掺杂AB后的AB-Zn O比单纯Zn O对可见光的响应范围增大,吸附能力的提高增强了材料的光催化性能;反应过程遵循一级反应动力学;当AB-Zn O投加量1.2 g/L,溶液初始PH=5,环境温度40℃时,反应120 min后MO去除率最高为96.54%;光催化剂投加量对MO去除率影响最大,其次是溶液初始p H和温度;光催化剂循环利用4次仍有良好的稳定性;自由基抑制实验结研究表明h+、·O2-和·OH为反应活性物质。（3）为了进一步提高反应速率和反应效率,引入基于过硫酸盐（PDS）的高级氧化技术与光催化协同降解MO,实验显示:AB-Zn O/PDS体系较单独光催化体系反应时间缩短一半;当AB-Zn O投加量为1.0 g/L、PDS浓度2.0 mmol/L、温度50℃、溶液初始p H=5时,反应60 min MO降解率可达98.59%。建立AB-Zn O/PDS体系降解动力学方程,结果显示:光催化剂投加量、溶液p H和过硫酸盐浓度是影响反应速率的关键因素;自由基抑制实验发现h+、·O2-、·OH和SO4·-是AB-Zn O/PDS体系中的反应活性物质。AB-Zn O相比单独Zn O对催化活性更强,制备方法简单且成本低,具有较好的应用前景,应用高级氧化技术与光催化协同作用能进一步提高污染物的去除效率,减小污水处理成本,对实际工程应用具有一定意义。
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