LDHs及其纳米复合材料对染料废水吸附/光催化降解研究

来源 :郑州航空工业管理学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenshu541775136
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随着染料在多个行业的广泛应用,越来越多的染料废水未经达标处理排放到自然界,对水生生物和人类造成了严重的危害。目前处理染料废水的多种处理技术中,吸附法是最可靠有效的分离技术,因为它具有高效快速、操作简单、廉价、易于回收等优点。光催化法被认为是最有前景的处理技术,因为它绿色环保,可将污染物分解为CO2和H2O。本论文制备出了具有高吸附容量的Zn-Co-Ni-LDHs纳米吸附材料以及具有良好光催化性能的Zn Co-LDHs/g-C3N4和Zn Co-LDHs/g-C3N4/Ag纳米光催化材料。借助于SEM、TEM、EDS、XRD、FTIR、UV-DRS、PL、TG、BET、XPS等表征方法对材料进行表征。系统的研究了Zn-Co-Ni-LDHs的吸附性能,Zn Co-LDHs/g-C3N4和Zn Co-LDHs/g-C3N4/Ag的光催化性能,分析了材料吸附和光催化的机理,测试了材料的循环利用性和抗菌性能。(1)以硝酸锌、硝酸钴、硝酸镍和三乙醇胺为原料,采用水热法在120℃,反应时间2 h的条件下,改变三乙醇胺的添加量(1 m L-3 m L)合成了片状和由片状组装的微球状的三种Zn-Co-Ni-LDHs纳米材料。三种材料的比表面积分别为80.77 m2/g、149.84 m2/g、135.40 m2/g。系统的研究了不同条件对三种Zn-Co-Ni-LDHs吸附阴离子染料甲基橙的影响,发现最大吸附量分别为1839mg/g、1899 mg/g、1676 mg/g。通过对吸附过程吸附动力学,吸附等温线和吸附热力学拟合发现吸附过程以化学吸附为主,属于单分子层吸附,吸附过程为吸热自发的反应。通过循环实验,证实Zn-Co-Ni-LDHs具有一定的循环利用性能,且Zn-Co-Ni-LDHs具有较好的抗菌性和电化学性能。(2)采用简单的水热法,以g-C3N4和Zn Co-LDHs为原料,在120℃下合成了三种不同掺杂比的异质结Zn Co-LDHs/g-C3N4材料。测试结果表明:材料的复合改善了g-C3N4比表面积小的缺陷,提高了材料的光催化性能。实验结果表明:当材料投加量为1.25 g/L时,在自然pH条件下,三种Zn Co-LDHs/g-C3N4降解75 mg/L的日落黄的去除率分别为98.4%、94.8%和93.9%。光催化过程符合一级动力学模型,且材料具有循环性能和抗菌性能。(3)采用化学沉积法将Ag负载到Zn Co-LDHs/g-C3N4的表面,合成了三种不同掺杂比的Zn Co-LDHs/g-C3N4/Ag材料。光催化实验结果表明:Ag纳米粒子的掺杂提高了材料的光催化性能,使其不仅对日落黄有较好的降解效果,对甲基橙也有了较高的去除率。在自然pH条件下,当材料投加量为1 g/L时,Zn Co-LDHs/g-C3N4/5%Ag对25 mg/L日落黄去除率可达到92.3%,对20 mg/L的甲基橙的去除率可达到96.0%。光催化过程符合一级动力学模型,且材料具有循环性能和抗菌性能。
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