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掺铁TiO_2催化剂与H_2O_2联合处理苯酚废水实验研究

作　者: 戴志庆
导　师: 赵丹
学　校: 苏州科技学院
专　业: 环境工程
关键词: 二氧化钛 铁 过氧化氢 光催化降解 苯酚
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


苯酚是难生物降解的有毒有机污染物,含酚废水来源广泛,危害较大。如何有效处理苯酚废水是亟待解决的问题。光催化氧化法具有反应条件温和、环境友好、无二次污染,反应完全等优点。本论文用Fe3+改性TiO2制备了复合催化剂Fe-TiO2以提高光催化性能,并将H2O2协同Fe-TiO2光催化氧化降解苯酚废水。主要研究内容如下:（1）以钛酸四丁酯为原料,Fe（NO3）3·9H2O为铁源,采用溶胶-凝胶法合成纳米Fe-TiO2复合催化剂。用X-射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射（DRS）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电镜（SEM-EDAX）等方法对催化剂进行了表征,考察了焙烧温度、Fe掺杂量对Fe-TiO2晶型、元素组成及其光催化降解苯酚废水性能的影响。结果表明,当Fe（NO3）3·9H2O的掺杂量为0.1%时,在550℃焙烧2h制备的催化剂光催化氧化效果最佳。（2）研究了光催化氧化降解苯酚废水的影响因素。结果表明,当催化剂投加量为1g/L,苯酚初始浓度为100mg/L,20W紫外灯光照6h时,复合催化剂Fe-TiO2对苯酚废水的去除率最高可达到94.4%。（3）以H2O2为外加氧化剂,考察了H2O2对Fe-TiO2催化氧化性能的影响;同时考察了紫外杀菌灯（UV253.7nm）、黑光灯（UV365nm）、白炽灯（L450700nm）、大阳光等不同光源不同能量下对Fe-TiO2/H2O2光催化氧化降解苯酚废水的影响。结果表明,Fe-TiO2/H2O2对苯酚的降解效果随着光源能量的提高而提高,并且在Fe-TiO2/H2O2/太阳光体系中,证实了H2O2的最佳用量为1ml/L。本论文还探讨了不同季节和1天内的不同时段太阳光下光催化氧化效率随着光照强度、能量等环境因素的变化情况,获得的结果对实际工程应用具有一定的参考价值。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-25
  1.1 引言  9-10
  1.2 含酚废水的危害及去除方法  10-13
    1.2.1 含酚废水处理方法研究  10-11
    1.2.2 含酚废水处理工程方法  11-13
    1.2.3 含酚废水处理技术发展趋势  13
  1.3 纳米Ti0_2的结构及其特性  13-17
    1.3.1 Ti0_2的性质  13-14
    1.3.2 Ti0_2的晶体结构  14-15
    1.3.3 Ti0_2的能带结构  15-16
    1.3.4 Ti0_2的光催化氧化原理  16-17
  1.4 Ti0_2催化剂的研究现状及进展  17-22
    1.4.1 Ti0_2的主要制备方法  17-18
    1.4.2 Ti0_2光催化剂反应活性的改进方法  18-21
    1.4.3 Ti0_2光催化氧化技术在环境保护中的应用  21-22
  1.5 Ti0_2光催化氧化降解苯酚的研究  22-23
  1.6 本课题研究内容  23-25
第二章 Fe-Ti0_2催化剂的制备及其表征  25-43
  2.1 实验部分  25-28
    2.1.1 实验试剂及主要仪器  25
    2.1.2 催化剂的制备  25-28
    2.1.3 催化剂的表征  28
  2.2 催化剂的表征及分析  28-41
    2.2.1 XRD 分析  28-32
    2.2.2 EDAX-SEM 分析  32-38
    2.2.3 红外光谱（FTIR）分析  38-39
    2.2.4 紫外-可见漫反射光谱（DRS）分析  39-41
    2.2.5 比表面积（BET）分析  41
  2.3 本章小结  41-43
第三章 Fe-Ti0_2光降解苯酚的研究  43-52
  3.1 实验部分  43-46
    3.1.1 实验试剂及主要仪器  43
    3.1.2 实验装置  43-44
    3.1.3 光催化性能测试方法  44-46
  3.2 光催化性能测试  46-51
    3.2.1 不同光源对降解苯酚的影响  46
    3.2.2 紫外光下光催化效能研究  46-51
  3.3 本章小结  51-52
第四章 Fe-Ti0_2协同 H_20_2降解苯酚的研究  52-66
  4.1 实验部分  52
    4.1.1 实验试剂及主要仪器  52
    4.1.2 实验方法  52
  4.2 光强度的测量  52-53
  4.3 复合催化剂Fe-Ti0_2/ H_20_2的表征与分析  53-57
    4.3.1 SEM-EDAX 分析  53-56
    4.3.2 荧光分析  56-57
  4.4 Fe-Ti0_2/ H_20_2的光催化降解苯酚研究  57-65
    4.4.1 紫外灯下不同催化剂光催化性能研究  57-58
    4.4.2 黑光下不同催化剂光催化性能研究  58-59
    4.4.3 白炽灯光下不同催化剂光催化性能研究  59-60
    4.4.4 太阳光下不同催化剂光催化性能研究  60-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章 结论与展望  66-69
  5.1 结论  66-67
  5.2 展望  67-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
附录  73-74
作者简介  74

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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