（环境工程专业论文）光催化降解甲基橙溶液及氯苯废水的研究.pdf

矮 。埝文光鹱纯辩解警基撬溶液囊氯苯痿衣熬镑究 3 结繁与薅论 3 1 材料制备、表征的结果讨论 誊才籽步 或 徼载t i 0 2 光催化剂的玻璃纤维布仍然保持玻璃纤维布的特点：柔软，可折叠、 透气、透承、泄光。 本材料愁由纳米t i 0 2 粉熊载而得，我们关心究竟材料上含多少t i 0 2 ，材料表面 的形态如 霹、黯型怎撵。 由2 2 2 材料表征得到结粟如下： 负载t i o z 光催化刺的玻璃纤维布，经氢氟酸消化后，用i c p 光谱仪测试出其中 的t i 0 2 含量为7 5u g c m 2 ，在光催化反应中使用的玻璃纤维布尺寸为：2 1 0c m x 2 9 7 c m ，实际参与催化反应的t i 0 2 量为4 6 8n a g 。t i 0 2 与参与反应溶液体积的比值为2 3 。4 m g l a 扫描电子显微镜图： 图3 1 1 负载t i 0 2 光催化剂的玻璃纤维布s e m 图( 未喷金) 硕_ ：论文光催化降解甲基橙溶液发氯苯废水的研究 图3 1 2 负载t i 0 2 光催化剂的玻璃纤维布s e m 照片( 喷金) 图3 1 3 负载t i 0 2 光催化剂的玻璃纤维布s e m 照片( 喷金) 4 顿1 ：论文光催化降解甲基橙溶液及氯苯废水的研究 图3 1 4 未负载t i 0 2 光催化剂的玻璃纤维布s e m 照片( 喷金) 3 1 5 未负载t i 0 2 光催化剂的玻璃纤维布s e m 照片( 喷金) 硕士论文光催化降解甲基橙溶液及氯苯废水的研究 图3 ，1 1 是材料未经喷金处理放大一万倍的照片，上面可以看到部分细小的颗粒， 粒径在2 3 0 5 0 0n l i l 之间，只有一个长度为2 l am ； 图3 1 2 是材料经过喷金处理放大六千倍的照片，上面可以看到大量粒径在 5 0 5 0 0n r n 之间的颗粒： 图3 1 3 是放大倍数较低7 5 0 倍照片，可以看见材料的全貌； 图3 1 4 是未负载t i 0 2 的材料经过喷金处理放大六千倍的照片， 整，未见细小的颗粒，与图3 1 2 相比存在明显的差别； 图3 1 5 是未负载t i 0 2 的材料经过喷金处理放大1 8 8 倍的照片， 维的网状结构。 其表面光洁平 呈现了玻璃纤 扫描电子显微镜观察微小粒子，如果材料不经喷金处理，有些纳米级的颗粒往 往会看不到，经过喷金处理，这些颗粒会清晰地反映出来，但有时也会出现假象，所 以本文做了喷金与不喷金两种方式的照片。这些照片说明纳米t i 0 2 颗粒的确比较均 匀、牢固地附着在了玻璃纤维上了。出现一些较大的颗粒，可能是在材料制备的过程 中，t i 0 2 粉形成少量的软团聚1 8 6 。 t i 0 2 颗粒细微化后，表面原子所占比例随粒径减小而迅速增加，表面自由能增 大，表面活性增强。处于表面的原子与处于晶体内部的原子所受力场有很大不同，内 部原子受力为来自周围原子的对称键力和稍远原子的远程范德华力。而表面原子受到 的是不对称力，其价键是不饱和的，有与外界原子结合的倾向。颗粒的团聚过程可以 看作是小粒子内作用的结合力不断形成，体系总能量不断降低的过程。 实现粉体凝聚的推动力在于粉状态下为范德华力，在溶液中则应归之为布朗运 动与范德华力的共同作用。 这种团聚是制备材料时设法极力降低的，不过从照片反映的情况看来，材料粒 子大部分属纳米尺寸，这符合当初设计要求。 x 射线衍射仪图 测试条件：2 5 6 硕士论文 光催化降解甲基橙溶液及氯苯废水的研究 图3 1 6 负载纳米t i 0 2 玻璃纤维布x 射线衍射仪图 图3 1 7 未负载纳米 r i 0 2 玻璃纤维布x 射线衍射仪图 硕士论文光催化降解甲基橙溶液及氯苯废水的研究 从图3 1 6 可以看到与锐钛矿晶型相对应的特征峰：3 5 0 4 ，1 8 9 4 ，1 7 0 3 ；与金红 石晶型相对应的特征峰：3 2 4 5 ，从相对峰高来看，其高度约占3 5 0 4 处的2 0 不到， 所以金红石型占有比例很小。另外，3 5 0 4 处峰较胖，符合纳米效应”，这也说明材 料上的确负载了纳米锐钛晶型的t i 0 2 。而图3 1 7 则没有显示出任何特征峰。锐钛矿 晶型的催化活性优于金红石型，是目前公认的最有效的半导体催化剂。x 衍射实验证 明该催化剂的成分是高催化活性的。图3 1 6 上显示的高的尖锐峰可能是化学粘接剂 固化物所致。 3 2 甲基橙降解模拟试验的结果与讨论 为了验证负载纳米粉t i 0 2 玻璃纤维布的催化活性，选择甲基橙作为光催化降解 的模型化合物。甲基橙是较难降解有色化合物 ”，在酸性和碱性条件下的偶氮和醌 式结构式染料化合物的主体结构。因此以其作为染料模型化合物具有一定的代表性。 3 3 1 空白试验的结果与讨论 由2 3 1 空白试验，按2 5 ，1 甲基橙浓度分析测试，得到不使用催化剂的试验结 果如表3 3 1 1 表3 3 1 1 空白试验数据表 吸光度a反应时间h 0 6 6 3 0 6 6 9 0 6 6 8 0 6 6 7 0 6 6 9 0 6 6 0 测试结果表明，只有紫外光辐射，没有催化剂存在的条件下，甲基橙几乎不降 解。 3 3 2 曝气泵流量试验的结果与讨论 由2 3 2 曝气泵流量试验，按2 5 1 甲基橙浓度分析测试，得到结果见表 3 - 3 2 1 3 3 1 5 、图3 3 2 1 3 3 2 5 根据反应物浓度与速度的一级动力学关系式：一l n ( c c 。) = k t ( 其中，c 。：溶液初 始浓度，c ：反应某一时刻的溶液浓度，t ：反应时间，k ：反应速率常数) ，用以评价 反应的快慢。由于在实验所选用