CeO2/Bi2WO6复合可见光催化剂的制备及降解四环素废水的性能研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyaa1984
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近年来,抗生素类物质在水体中的大量残留问题广泛引起人们的关注,这已经对水生生态系统和人类健康构成了非常严重的威胁。而相对于传统方法,光催化技术具有应用范围广、氧化能力强、无二次污染等优点,对于抗生素废水治理有广泛的应用前景。Bi2WO6是具有较好的可见光催化活性的半导体催化剂之一,但是由于单一Bi2WO6催化剂的量子效率较低,对可见光响应能力造成影响。因此,对单一的Bi2WO6进行改性以提高其光催化活性是目前研究的热点。与此同时,粉末状的催化剂难于分离回收的问题也进一步限制了其在废水处理中的实际应用。本文利用廉价的稀土氧化物CeO2与Bi2WO6进行半导体复合制备了具有高可见光响应能力的CeO2/Bi2WO6复合催化剂,利用表征手段分析了CeO2/Bi2WO6催化剂的结构,并结合光催化活性实验,确定了复合催化剂的最佳制备条件,同时探究了CeO2/Bi2WO6增强光催化活性机理;将复合催化剂负载到浮石表面,并应用于光催化反应器中,进行四环素模拟废水的处理研究。取得相应的研究结果如下:1.CeO2/Bi2WO6复合催化剂的制备及光催化性能研究。利用廉价的CeO2与Bi2WO6进行半导体复合,采用乙二醇溶剂热法制备出具有高可见光催化活性的CeO2/Bi2WO6复合催化剂。通过催化剂表征及光催化实验结果确定复合催化剂的CeO2与Bi2WO6的最佳摩尔比为1:2,该条件下制备的复合催化剂在可见光照射下90min内对50mg/L的TCH降解率达到92.1%。同时,探究了CeO2/Bi2WO6复合催化剂增强光催化活性的机理。CeO2的引入,使得催化剂内部构成CeO2/Bi2WO6复合结构,从而使禁带宽度缩小,可见光响应能力增强。2.CeO2/Bi2WO6/浮石催化剂的制备及在光催化反应器的应用。利用浮石质轻、稳定性强等特点,对CeO2/Bi2WO6催化剂进行固定化,采用溶剂热法成功制备负载型CeO2/Bi2WO6/浮石复合催化剂。最佳制备条件为催化剂与浮石的负载比为1:4 mmol/g,负载率为37.24%,在90min内对50mg/L的TCH降解率达到91.72%,4次重复实验后仍表现出很好的光催化稳定性。最后将CeO2/Bi2WO6/浮石催化剂应用于连续流光催化反应器中,在TCH进水浓度为50mg/L的条件下反应器的最佳运行参数为:光源照度为140000lux、催化剂投加量为10g/L、水力停留时间为6h以上,反应器对TCH的降解率稳定在90%左右。同时,固定化CeO2/Bi2WO6/浮石催化剂在光催化反应器的应用具有良好的稳定性能,连续运行72h仍能保证TCH的降解率在90%以上,这也为CeO2/Bi2WO6/浮石催化剂处理制药废水的实际应用提供了理论基础。
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