论文部分内容阅读
针对近年来制药废水带来的环境问题日益严重的情况,结合越来越受到关注的TiO2光催化法,本文制备了系列载贵金属催化剂,并系统地研究了添加不同电子捕获剂(H2O2,KBrO3,K2S2O8)协同载贵金属TiO2光催化降解典型制药废水污染物(苯酚,吡啶,硝基苯,β-lactam类抗生素阿莫西林)相关活性及影响因素,得到了一系列富有意义的结果。研究内容主要包括:第一,通过光沉积法成功的将不同贵金属负载在锐钛矿相TiO2(M/TiO2)上,并对各种催化剂进行了性能表征。其中,通过紫外可见分光光度计地检测,结果表明:在紫外光区域,M/TiO2与TiO2对光的吸收差别不大,各催化剂对可见光地吸收强弱顺序为: Au/TiO2 > Ru/TiO2 > Ag/TiO2 > Pt/TiO2 > Ir/TiO2 > Pd/TiO2 > Rh/TiO2 > TiO2;通过BET地检测,结果表明,负载各种贵金属对TiO2的比表面积并未产生明显的影响,这主要是由于贵金属的负载量很少而且分布均匀;通过电子扫描电镜地检测及能谱地分析,结果表明:用光沉积法能够将贵金属均匀分散的负载在TiO2表面,能很好的抑制团聚作用,得到分散度很好的催化剂。第二,开展了电子捕获剂协同载贵金属TiO2光催化降解苯酚的实验研究,结果表明:H2O2最利于协同TiO2光催化去除苯酚;H2O2协同M/TiO2光催化降解苯酚的活性顺序为: Ag/TiO2 > Ir/TiO2 > Pd/TiO2 > Rh/TiO2 > Pt/TiO2 > Ru/TiO2 > Au/TiO2;在最优条件下( Ag/TiO2载Ag量0.5%,催化剂浓度0.10g/L,H2O2投加量50mM,pH值为5),3小时光催化降解率达到57%,比TiO2的降解率提高了35%。第三,开展了电子捕获剂协同载贵金属TiO2光催化降解吡啶的实验研究,结果表明:KBrO3最利于协同TiO2光催化去除吡啶;KBrO3协同M/TiO2光催化降解吡啶的活性顺序为: Ag/TiO2 > Au/TiO2 > Pd/TiO2 > Pt/TiO2≈TiO2 > Ir/TiO2 > Rh/TiO2≈Ru/TiO2;在最优条件下(Ag/TiO2载Ag量0.5%,催化剂浓度0.10g/L,KBrO3投加量10mM,pH值为9),3小时光催化降解率达到62%,比TiO2的降解率提高23%。第四,开展了电子捕获剂协同载贵金属TiO2光催化降解硝基苯的实验研究,结果表明:KBrO3最利于协同TiO2光催化去除硝基苯;KBrO3协同M/TiO2光催化降解苯酚的活性顺序为: Au/TiO2 > Ag/TiO2≈TiO2 > Ir/TiO2 > Ru/TiO2 > Pd/TiO2 > Pt/TiO2 > Rh/TiO2;在最优条件下(Au/TiO2载Au量0.1%,催化剂浓度0.10g/L,KBrO3投加量5mM,pH值为3),6小时光催化降解率达到95%,比TiO2的降解率提高17%。第五,开展了电子捕获剂协同载贵金属TiO2光催化降解β-lactam类抗生素阿莫西林的实验研究,结果表明:KBrO3最利于协同TiO2光催化降解阿莫西林;KBrO3协同M/TiO2光催化降解阿莫西林的活性顺序为: Rh/TiO2 > Pd/TiO2 > Ag/TiO2 > Au/TiO2≈Ir/TiO2 > TiO2 > Pt/TiO2 > Ru/TiO2;在最优条件下( Rh/TiO2载Rh量0.1%,催化剂浓度0.15g/L,KBrO3投加量0.5mM,pH值为5),2小时光催化降解率达到100%,比TiO2的降解率提高80%。第六,开展了UV+TiO2、捕获剂+UV+TiO2、贵金属/TiO2+UV+捕获剂三种催化体系对四种污染物光催化降解动力学的研究,分析结果表明三种催化体系都比较符合一级反应动力学模型,遵循一级反应动力学规律,相关系数都比较高,而且反应速率常数K逐步增大,说明添加电子捕获剂并负载贵金属的确能有效提高光催化反应的速率。