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Fenton氧化法和TiO2光催化氧化法具有氧化能力高、催化活性好、无毒、无污染等特点,是目前难降解有机物处理过程中研究较多的两种高级氧化工艺,在水处理方面具有广阔的应用前景。
均相Fenton反应在处理实际废水的过程中存在局限性,如pH值的应用范围较窄(2-5),催化剂易流失造成二次污染等;非均相光Fenton反应体系则避免了上述问题且对染料废水的处理效果较好。本论文根据光Fenton反应原理,制备了负载型和磁性光Fenton反应催化剂,并以孔雀石绿的降解为探针反应考察其催化活性。负载型光Fenton反应催化剂以无定型二氧化硅为载体通过浸渍法制得,考察了光照、浸渍液浓度及固化温度对载铁催化剂活性的影响。结果表明光照提高了催化剂的活性,当浸渍液浓度为10%H寸,催化剂活性最高。磁性光Fenton催化剂是采用化学共沉淀法制备的反尖晶石相Fe3O4纳米粒子,通过XRD、TEM及磁学性能的表征,表明样品粒子大小较为均匀,具有较好的磁学性能。与SiO2载铁催化剂相比,磁性光Fenton催化剂具有更好的催化活性及重复利用性能,Fe3+的流失很少,不会对水资源造成二次污染。
TiO2以其优良的性能在半导体光催化领域中备受关注,然而由于TiO2禁带宽度较大,无法被可见光激发,必须对其加以改性才能利用占太阳能总能量43%的可见光。本论文采用溶胶凝胶法分别以氨水和三乙胺为氮源制备了氮掺杂纳米TiO2可见光催化剂,对其进行了XRD、FT-IR、紫外-可见漫发射、元素分析等表征,并进行了活性测试,结果表明以氨水为氮源的样品在可见光吸收能力、热稳定性、可见光催化活性等方面均优于以三乙胺为氮源的样品。在此基础上,以氨水为氮源采用溶胶凝胶法制备出磁载氮掺杂可见光催化剂TiO2/SiO2/Fe3O4,并通过浸渍不同浓度的偏钒酸铵溶液对其进行表面改性。得到的磁性材料包裹较为完全,且保持了较好的磁学性能,钒元素对催化剂的表面改性有效提高了样品的光吸收能力及催化活性。