纳米二氧化钛处理印染废水的研究

jrnano

关键词 纳米二氧化钛 印染废水光催化降解  VK-TA18  JR05  VK-TA33

摘要：以普通载玻片为基底材料，负载态和悬浮态的纳米二氧化钛（VK-TA18）／普通二氧化钛被用于处理甲基红模拟印染废水，实验结果表明：纳米二氧化钛（VK-TA18）的脱色效果明显优于普通的二氧化钛，适当增加负载量和处理时间，负载态的处理效果与悬浮态相当。150 mL模拟印染废水中，加入3块纳米Ti02负载最1 mg／cm2的普通载玻片，3—5 mL Cl02或H202：，紫外光照60 min后，脱色率达到99．2％。

1977年，Frank等将半导体材料用于催化光解污染物并取得了突破性进展，为光催化氧化技术在污染治理方面奠定了理论基础。在众多半导体材料中，TiO2        ，因其光催化活性高、稳定性好、且对人体无毒、价廉等独特的优点，成为近年来国内外研究最活跃的光催化材料。

印染废水中的有机物含量高、色度深、毒性大，难生物降解的有机物成分高，传统水处理工艺中采用的吸附、絮凝及生物氧化法往往不能达到满意的处理效果。黄惠莉等-研究表明，利用光催化氧化法处理印染废水，常温常压下就能彻底破坏有机物，具有氧化效率高、分解速度快等优点，应用前景广阔。早期光催化氧化的研究，多以悬浮相光催化为主，体系较为简单方便，催化剂效率较高，但是半导体催化剂的粉末极小，在水溶液中易于团聚，需不停地搅拌，也难以回收，活性成分损失较大。而且悬浮粒子对光线的吸收阻挡影响了光的辐射深度，在反应后要经过过滤、离心和沉降等方法进行分离，处理步骤复杂，费用较高，故很难成为一项适用的水处理技术。近几年，人们开始将目光转向在基体上做成膜或以微粒状吸附于载体上的固定相催化剂的研究是解决液相和悬浮相催化剂的分离回收的有效途径。因此，光催化的负载技术对实现工业化应用具有重要的实际意义。

本研究以普通载玻片为基底材料，采用溶胶一凝胶法制备了纳米TiO2(VK-TA33)：玻璃负载薄膜，将其用于处理甲基红模拟的印染废水，取得了较好效果，对主要影响因素及机理进行了探索，并与悬浮态粉体纳米TiO2：和普通TiO2：进行了比较研究，为进一步工业化应用奠定了基础。

3 结 论

(1)普通玻璃负载的纳米TiO2：对模拟的工业印染废水．甲基红溶液有明显的光催化降解效果，单位面积负载量在1 mg/cm2以下时，负载量的增加有利于甲基红溶液光催化脱色率的提高，并解决了纳米粉体加入溶液回收难的问题。

(2)通过研究不同光源和光照时间的脱色效率，首次提出了由光源决定的光催化活性激发理论，结合非均相催化反应描述了纳米TiO2：光催化氧化甲基红的过程，解释了不同光源辐照时脱色率变化曲线不同的问题，发现在纳米TiO2：光催化活性被较大程度激发时，脱色反应由吸附过程控制，而纳米光催化剂的活性被激发程度如何衡量，还需要进一步研究。

(3)适量加入催化氧化助剂CIO2：或H202：，能够大大提高纳米TiO2：光催化氧化效率，缩短印染废水处理时间，使得纳米TiO：负载与粉体的处理效率相近，为进一步工业化应用奠定了基础.