钨酸钙基催化剂的制备及其催化超声降解有机废水

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanchuangye
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近年来,大量使用抗生素和有机染料而产生的工业废水对环境的影响越来越严重,因此如何能使这些废水得到妥善处理倍受人们的关注。抗生素与有机染料废水都属于难处理的工业废水,如果排入水环境中会对生态平衡和人类健康造成严重的危害。经查阅资料发现,半导体声催化技术具有反应条件温和、绿色无污染且净化彻底等优点,特别适合用于抗生素和有机染料废水的处理。钨酸钙(Ca WO4)具有高的稳定性、无毒、电荷转移和分离效率高等优点,被认为是一种良好的声催化剂,在废水监测和环境净化领域具有潜在的应用。本文对Ca WO4基催化剂在声催化降解废水方面的应用进行了研究。首先使用水热法合成Ca WO4半导体材料,并以Ca WO4为基质构建其与Ag2O的p-n异质结(Ag2O在复合物中的摩尔比分别为1%、5%、10%、15%、20%)提升其声催化活性。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、能量色散X射线光谱仪(EDX)对Ag2O/Ca WO4进行表征。将所制备的Ag2O/Ca WO4异质结作为声催化剂用于声催化降解氧氟沙星(OFL)。以声催化降解前后OFL溶液的吸光度变化为指标,考察Ag2O/Ca WO4的声催化活性。当Ag2O/Ca WO4异质结摩尔比为10%,Ag2O/Ca WO4加入量为2.5 g/L、OFL的初始浓度为10 mg/L、溶液p H=6、K2S2O8加入量为0.25 mmol/L、超声时间为120min时OFL溶液获得最高降解率。另外,通过加入不同活性组分清除剂对降解OFL的影响,对作用机理进行了探究,产生的主要活性组分种类有羟基自由基(·OH)、超氧阴离子自由基(·O2-)和空穴(h+)。通过回收重复利用实验,验证了10%Ag2O/Ca WO4催化剂具有良好的可重复利用性能和稳定性。另外,以Ca WO4为基质构建其与Cu WO4的n-n异质结提升其超声催化活性(Cu2+的摩尔比分别为5%、10%、15%、20%)。采用XRD、SEM、XPS、EDX对Cu WO4/Ca WO4进行表征。将所制备的Cu WO4/Ca WO4异质结作为声催化剂用于降解金橙Ⅱ(AO7),考察Cu WO4/Ca WO4的声催化活性。当Cu WO4摩尔比为15%、Cu WO4/Ca WO4加入量为1 g/L、K2S2O8加入量为1 mmol/L、AO7溶液的初始浓度为5 mg/L、溶液p H=5、超声功率为200 W、超声时间为120 min时AO7溶液降解率最高。另外,通过加入不同活性组分清除剂对OFL降解率的影响,对作用机理进行了探究,结果表明产生的主要ROS是·OH和h+。通过回收重复利用实验,验证了15%Cu WO4/Ca WO4催化剂具有良好的可重复利用性能和稳定性。以上研究表明:Ca WO4基复合物的构建可有效提升其声催化过程中电子-空穴(e--h+)对的分离,显著提升其声催化活性。该研究结果将为Ca WO4基声催化剂的制备及其应用提供理论研究基础。
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