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20世纪以来,环境污染日益严重,而废水的排放是其中的一个重要方面,传统水处理工艺中的物理、生物方法已不能满足需要。开发新型的高效节能纳米材料用于环境治理具有重要意义。
本论文在介绍光催化氧化技术和国内外对废水处理技术的基础上,对采用光催化氧化这种新技术来处理染料废水进行了分析讨论和研究。实验部分制备并研究了钴的氧化物及复合氧化物的光催化性能。选择沉淀热解法、络合热解法、水热固相热解法和硝酸盐热解法制备了四氧化三钴;采用溶胶.凝胶法制备了钴的尖晶石型复合氧化物.钴酸锌。通过物理复合和化学复合制备了锌钴的简单复合氧化物。利用XRD、TEM等手段对制备材料的结构及形貌进行分析。以新乡印染厂和漂染厂提供的活性染料的水溶液为模拟废水,研究了催化剂用量、光照时间、初始pH值、不同光照、催化剂煅烧温度等因素对废水降解效率的影响;同时对用物理复合和化学复合方法得到的锌钴的简单复合氧化物与尖晶石型钴酸锌的光催化性能进行了对比研究。利用红外光谱仪分析所制备的材料的光催化活性。
实验结果表明,适宜的催化剂用量和溶液pH值、较低的催化剂煅烧温度对提高染料降解效率是有利的。四氧化三钴对可见光有较好的吸收能力,在降解废水时以可见光为光源,可以节省能源。催化剂用后经简单处理还可重复利用。不同的制备方法对四氧化三钴的光催化活性有一定的影响,沉淀热解法制备的催化剂光催化活性最高,染料降解率可达99%。锌钴的简单复合氧化物的光催化活性高于尖晶石型钴酸锌的光催化活性,可使染料100%降解,这主要是氧化物间协同作用的结果。