椰壳活性炭负载改性钛酸铋光催化剂的制备及其处理沼气废液的研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whf19
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
木材在制备生物燃料乙醇时,经酶解、糖化后的蒸馏废水进行厌氧发酵后产生沼气废液,直接排放对水资源污染较大,需要对其进行降解处理。光催化氧化技术具有工艺简单、无二次污染、可利用太阳光能将废水中的有机污染物完全氧化为二氧化碳和水等优点,是解决当今人类所面临的水污染问题的有效途径。钛酸铋(Bi4Ti3O12,BTO)光催化剂因自身结构有利于光生电子-空穴对的有效分离而备受关注,但高重组的载流子以及难以回收的缺点始终限制了其发展。为此,本文首先通过对所制备的BTO构建异质结,再以林业生物质材料椰壳活性炭(CSAC)作为载体,采用浸渍-沉淀-光致还原法制备出便于分离回收的负载型光催化剂,最后将制备的光催化剂光催化处理沼气废液。本论文主要研究内容和结果如下:(1)通过水热法制备BTO,采用光照还原法得到Ag@AgCl/BTO光催化剂,降低了 BTO光生电子和空穴的复合率,进一步提高其光催化性能。以甲基橙(MO)为目标污染物,探究了光催化剂制备中的硝酸银溶液浓度、pH和光还原时间对Ag@AgCl/BTO光催化性能的影响及动力学规律,并利用响应面试验设计对制备工艺条件进行优化。结果表明:在硝酸银溶液浓度为0.10 mol/L,pH为3.80,光还原时间为30 min时制备的BTO呈花球状纳米片结构,Ag@AgCl颗粒沉积在BTO上,Ag@AgCl/BTO的比表面积从10.20 m2/g增加到14.30 m2/g,对可见光的吸收增强。当光催化剂用量为0.50 g/L,对80 mL 10 mg/L MO溶液光照30 min后,MO溶液脱色率为96.71%,较BTO提高38.28%,且降解实验循环稳定性强,超氧自由基(·O2-)在降解过程中起决定性作用。(2)为了提高Ag@AgCl/BTO粉体的分离回收,以CSAC作为载体,采用浸渍-沉淀-光致还原法制备出Ag@AgCl/BTO/CSAC。探究了活性炭添加量、超声时间、光还原时间对Ag@AgCl/BTO光催化性能的影响和动力学规律,进一步利用响应面试验设计优化制备工艺条件。结果表明:当活性炭添加量为1.45 g,超声时间为55 min,光还原时间为74 min时,Ag@AgCl/BTO光催化剂的结构并未发生明显改变,且成功负载在活性炭上。当光催化剂用量为0.40 g/L,光催化降解200 mL 20 mg/L MO 溶液 40 min 后,脱色率为 95.68%。(3)利用Ag@AgCl/BTO/CSAC光催化降解沼气废液,研究了溶液pH、光照时间、10%H2O2加入量和光催化剂用量对光催化降解沼气废液的影响。研究表明:pH为2.00,光照时间为120 min,10%H2O2加入量为0.30 mL,光催化剂用量为3.00 g时,200 mL沼气废液的光催化降解率为72.58%,且循环效果良好,BOD5降解率为58.33%,处理后的废液色度与自来水相近。综上所述通过构建异质结制备了 Ag@AgCl/BTO,有效降低了其光生电子和空穴的复合率;利用具有多孔结构的椰壳活性炭负载Ag@AgCl/BTO,制备了具有优异光催化性能和良好循环性的Ag@AgCl/BTO/CSAC光催化剂材料,将其应用于沼气废液的高效降解,为林产工业等领域所产生的有机污染废液的处理提供了思路和参考。
其他文献
从古到今,中国都将农业视为立国之基。在划时代的经济发展中,乡村振兴战略极大地推进了城乡一体化进程,但由于农村农业发展的后劲不足,导致城乡之间矛盾频发,乡村建设一度陷入了不能持续发展的困境,亟需寻求源动力。田园综合体应运而生,成为了进一步实现乡村振兴的战略抓手。近年,在田园综合体的建设中出现了同质化、“千村千面”、规划失策和生态失衡等一系列问题,为科学制定适合我国国情的城乡发展策略,本文从“三生”视
学位
随着芯片科技的不断发展,其内部传统硅基电子器只有不断缩小体积增大集成度才能满足人们未来对于电子设备的使用需求。可传统硅基电子器尺寸缩小至微观尺度时,电子器内部出现的量子效应会使其性能受到较大影响。以分子自旋电子学为基础而设计制造的分子自旋电子器可有效解决这一问题。而自旋电子的相互作用要比普通电荷间相互作用弱103倍,因此分子自旋电子器的能耗和稳定性是普通微型/分子电子器无法比拟的。而在分子自旋电子
学位
随着现代工业的快速发展,对能源的消耗也越来越大。秉承着环境友好型的发展理念,对于开发可持续清洁能源的需求越来越强烈。电催化、光催化和燃料电池等可再生能源的存储和转换技术对可持续发展发挥了非常重要的作用。氢能作为一种高效绿色能源备受研究人员的关注,运用水电解技术,采用高效的电催化剂可有效产生高纯氢气。然而,性能优异的贵金属催化剂稀缺且成本高,不适合大规模生产。因此,值得探索一种高活性的非贵金属的电催
学位
钠离子电池作为下一代新型储能器件,因其较高工作电压、成本低廉、钠资源丰富和摇椅式电池工作原理等优点,有望在低速汽车和大型储能电站等领域与锂离子电池形成互补。硬炭因具有较高的储钠比容量、较低的储钠电位和膨胀系数低等优点,是最具有应用前景的钠离子电池负极材料。生物质作为一种天然多孔和杂原子自富型炭前体,将杂原子掺杂和闭孔共同引入生物质衍生炭材料中,协同提高硬炭的储钠能力是一种有效的手段。电解质体系优化
学位
氢能是目前可代替化石燃料的理想清洁可再生能源,电解水制氢又被认为是当前可持续、绿色高效生产氢气的关键方法。但其工作电压高达1.8~2.0 V,需要高的能耗。相较而言,电解尿素不仅能降低制氢的能耗,同时还能起到净化富含尿素的废水的作用,被认为是极有发展前景的绿色制氢方法。但是,电解尿素是一个动力学缓慢的6电子转移过程,需要高效的催化剂来加速其反应动力学。在众多的催化剂中,Pt等贵金属具有很好的析氢反
学位
本文从影响电极性能的两大因素(电极材料与电极结构)出发,集夹层结构和木陶瓷二者的优点,以林产资源为原材料,制备结构稳定、循环寿命长并且电化学性能良好的夹层结构木陶瓷块状电极。在此基础上,采用钴掺杂、镍催化生长碳纳米管、电沉积MnO2等方法进一步改善夹层结构木陶瓷的电化学性能,并对其进行表征及性能测试。本文主要研究内容如下:(1)将樱桃木刨切薄木和松针碳粉分别用作外覆层和芯层、Co(NO3)2·6H
学位
为了应对我国林业资源中大经级木材原料短缺问题,人造板产业蓬勃发展,目前用于人造板制造的普通木质原料也逐渐呈现供不应求的态势。另外,一般的木质原料属于易燃物,这在实际应用中限制了其使用范围。针对三大传统人造板中纤维板原料短缺、易燃等问题,本文在常规干法纤维板制造工艺的基础上,选择用碳酸钙替代部分木纤维,制备复合地板基材用碳酸钙/木纤维复合高密度纤维板。首先探索了碳酸钙添加方式、添加比例及板材密度等参
学位
微纳米碳球作为碳材料家族重要成员之一,具有高比表面积、可调节粒子直径及孔隙结构等特性,在诸多应用领域备受瞩目。然而,目前制备微纳米碳球原材料主要来自于石油化工产品及其衍生物等非可再生资源,随着人们对大量石化资源利用引起的环境污染问题日益关注,开发可再生的生物质基微纳米碳球越来越受到重视。木质素是自然界中含量丰富、碳含量高、可再生且可生物降解的芳香环聚合物,但其结构复杂,难以高效利用。通过对木质素形
学位
随着我国人民生活水平的不断提高,我国建筑、家具以及室内装饰等行业每年都会消耗大量的木质人造板,同时每年会有大量的人造板及其制品被淘汰。而脲醛树脂因其优秀的加工性能和低廉的生产成本成为人造板工业中使用量最大的胶黏剂。若采用传统的填埋和焚烧处理废弃人造板,其中残留的脲醛树脂会导致环境污染问题。将废弃人造板用于生产再生人造板能够一定程度缓解我国人造板行业原料供需问题,更有利于实现木材工业的可持续发展。但
学位
木材是一种可持续可再生的自然资源,具有三维多孔结构和丰富的活性官能团,可用于电催化剂的自支撑基底材料,以木材为基底制备电催化剂是木基功能材料和木质资源高效利用的一个新方向。木材主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,木材的化学组分与木基电催化材料的催化性能具有十分密切的关系。但大多数研究都只聚焦于将木材作为催化剂的基底,在其上设计和优化催化活性物质的结构,制备高性能的复合电催化剂,而没有研究木材的化学
学位