TiO2光催化氧化水中邻苯二甲酸二甲酯的研究

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光催化氧化技术以其氧化能力强、无二次污染、操作简单等优点而受到国内外研究者的广泛关注,成为高级氧化技术研究热点之一。本文主要从催化剂制备,臭氧强化光催化以及对TiO2进行纳米管结构改造等方面来增强其氧化去除水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的效率。   本文利用钛酸四丁酯为钛源,通过低温水热法制备出高催化活性的TiO2粉末。XRD,TEM,BET和UV-Vis等技术表征结果显示水热法制备的TiO2具有良好的锐钛矿晶型,与传统溶胶-凝胶法制备的TiO2相比较,它具有较大的比表面结构,较强的紫外吸收能力以及较少的团聚现象。从光催化降解DMP的活性评估可以看出,优化条件(180℃下水热10 h)下的TiO2具有较强光催化活性,DMP降解率为溶胶.凝胶法制备TiO2的2.5倍。   与单独臭氧(O3),光臭氧(UV/O3),光催化(TiO2/UV/O2)以及催化臭氧(TiO2/O3)过程相比,光催化臭氧氧化(TiO2/UV/O3)过程可以很大程度地增加水中DMP的去除率与矿化率。当臭氧投加量为20mg/h时,与单独光催化和光臭氧相比,光催化臭氧氧化过程对DMP的矿化率具有协同作用,其反应速率分别为其的2.8与5.2倍。催化剂投加量,臭氧投加量,底物初始浓度以及反应温度对光催化臭氧氧化DMP的去除率有较大影响。动力学研究表明,光催化臭氧氧化DMP过程遵循Langmuir-Hinshelwood模型。   TiO2粉末通过碱热法制备出高比表面结构的TiO2纳米管。XRD,BET表征结果表明,随着水热时间和水热温度增加,其结晶度逐渐增加,而比表面积先增加后降低。结晶度随着煅烧温度的升高而增加,但比表面显著降低。在150℃水热温度下反应24 h后,所得TiO2纳米管在500℃下煅烧2h后的光催化活性高于原TiO2粉末。但以溶胶凝胶法制备的掺杂TiO2粉末为原料时,通过碱热法制备的掺杂TiO2纳米管的光催化活性没有提高。
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