【摘 要】
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染料废水是一种难处理工业废水,不仅有机物浓度高,而且色度也很高。若不进行有效处理,对环境会造成严重的污染。光催化氧化法是处理难降解有机废水的有效方法之一,而光催化剂的性能对处理效果影响较大。TiO2光催化剂是目前应用较多的光催化剂,其中改性和负载是研究重点之一。本研究主要对Fe、N共掺杂TiO2/ACFs光催化氧化处理活性艳红染料废水开展研究,为其在染料废水处理领域中的推广应用提供技术依据。以活性
【基金项目】
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国家“十三五”重大水专项一个子任务中的研究内容,课题编号为2018ZX07601001；
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染料废水是一种难处理工业废水,不仅有机物浓度高,而且色度也很高。若不进行有效处理,对环境会造成严重的污染。光催化氧化法是处理难降解有机废水的有效方法之一,而光催化剂的性能对处理效果影响较大。TiO2光催化剂是目前应用较多的光催化剂,其中改性和负载是研究重点之一。本研究主要对Fe、N共掺杂TiO2/ACFs光催化氧化处理活性艳红染料废水开展研究,为其在染料废水处理领域中的推广应用提供技术依据。以活性艳红X-3B染料废水为研究对象,通过小试试验,研究TiO2/ACFs光催化剂制备及光催化氧化活性艳红X-3B染料废水的效果,Fe、N共掺杂TiO2/ACFs光催化剂制备及光催化氧化活性艳红X-3B染料废水的效果,并通过正交试验确定最佳工艺参数,紫外线灯下Fe、N共掺杂TiO2/ACFs光催化剂对活性艳红X-3B染料废水的处理效果。以活性炭纤维为载体,采用人工浸渍-提拉法制备TiO2/ACFs光催化剂。试验结果表明,煅烧温度450℃,煅烧时间2h,镀膜次数4次条件下制备出的TiO2/ACFs光催化剂处理效果最好,对于色度为288倍,COD质量浓度为440mg/L的活性艳红X-3B染料废水,色率去除率和COD去除率分别达到92.81%和76.87%。以九水硝酸铁及尿素分为铁源、氮源对TiO2进行了离子掺杂改性。不同的Fe、N掺杂量对光催化剂对光催化性能有一定的影响。在煅烧时间2h,煅烧温度450℃,Fe掺杂量n（Fe）:n（Ti）的比值为0.9%（摩尔分数）及N掺杂量n（N）:n（Ti）的比值为0.2（摩尔分数）的条件下制备的Fe、N共掺杂TiO2/AFCs催化剂具有较好催化性能。在紫外光的照射下,曝气量及催化剂投加量等对催化剂的光氧化效果均有一定的影响,正交试验确定的最佳反应条件为:废水的p H值为3,催化剂的投加量为0.15g,H2O2投加量为1.5m L,曝气量为0.7m~3/h,Fe、N共掺杂TiO2/AFCs催化剂出水效果很好,且反应体系较为稳定,平均色度去除率达到97.40%,平均COD去除率达到91.74%。在自然光照射下,Fe、N共掺杂TiO2/ACFs光催化氧化活性艳红染料废水也有较好处理效果,外加氧化剂H2O2达到1.0ml/L浓度时催化效果达到较高值,色度和COD去除率分别为93.16%和86.49%。Fe、N共掺杂负载性TiO2/AFCs催化剂提高了光催化氧化效果,负载克服了传统粉末状TiO2在溶液中易发生团聚现象,Fe、N掺杂降低了电子一空穴对的复合率,有效提高TiO2的光催化性能。该方法在难降解有机废水处理领域具有推广应用前景。
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