TiO2/粉煤灰光催化降解雙氯芬酸鈉研究
摘要:以燃煤電廠外排的廢棄物粉煤灰(CFA)為載體,采用混合泥漿法將TiO2負(fù)載在CFA的表面,得到一種新型的復(fù)合光催化劑TiO2/CFA.對TiO2/CFA進(jìn)行了掃描電鏡分析、X射線衍射分析和氮吸附測試,并以雙氯芬酸鈉的光催化降解為評價手段,研究了TiO2負(fù)載量對TiO2/CFA光催化性能及重復(fù)使用性能的影響.結(jié)果表明,TiO2負(fù)載量的增加有助于提高TiO2/CFA的光催化性能,但當(dāng)TiO2負(fù)載量過高時,CFA上的TiO2在水處理過程中容易脫落,對TiO2/CFA光催化劑的重復(fù)使用性能不利.本研究中,最佳的TiO2負(fù)載量約為50%,循環(huán)使用6次,其光催化降解效率沒有明顯降低,雙氯芬酸鈉的降解率均可達(dá)70%以上.
關(guān)鍵詞:二氧化鈦,粉煤灰,光催化,藥品和個人護(hù)理用品
藥品和個人護(hù)理用品是一種日益受到人們關(guān)注的新興污染物.獸類醫(yī)藥品、農(nóng)用醫(yī)藥品、人類服用醫(yī)藥品及化妝品的使用是其進(jìn)入環(huán)境的主要方式.由于該類物質(zhì)在被去除的同時也在源源不斷地被引入到環(huán)境中,人們還將其稱為“偽持續(xù)性”污染物,目前在地表水、地下水、飲用水、土壤、污泥中普遍檢出PPCPs類物質(zhì),給水環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)安全帶來隱患.雙氯芬酸鈉是一種人類用醫(yī)藥品,水環(huán)境中的雙氯芬酸鈉被認(rèn)為是一種持久性有毒污染物,會污染飲用水,進(jìn)而影響人體健康,增加人類病原菌的耐藥性.
納米TiO2光催化劑是近年來發(fā)展起來的一種新型環(huán)境友好材料,它可以利用光能對水中或者空氣中的有機(jī)污染物進(jìn)行光催化降解,最終生成無毒、無味的CO2、H2O及一些簡單的無機(jī)物.早期研究中,大多將TiO2粉末與廢水組成懸浮體系,這樣TiO2粉末能與廢水充分混合,有利于提高光催化降解效率.然而,由于納米顆粒尺寸細(xì)小,水處理后很難回收重復(fù)利用.為克服這一缺陷,近年來TiO2光催化劑的負(fù)載技術(shù)得到了廣泛的研究,將TiO2負(fù)載到適合的載體上,可解決水處理后的分離回收和重復(fù)使用問題.目前被用來作為TiO2光催化劑的載體主要有玻璃、陶瓷、石英沙、不銹鋼、鈦合金、沸石、活性炭、活性炭纖維等.
粉煤灰(CFA)是燃煤電廠粉煤燃燒排放的廢棄物,我國目前每年排放的粉煤灰超過1億t,而重復(fù)利用率僅為41.7%,且主要限于建材制品、建筑工程、道路工程等方面,其余大部分被堆積廢棄,不僅占用了大量耕地,而且易造成環(huán)境污染.本研究組前期以粉煤灰為載體,采用3種不同方法成功將TiO2負(fù)載到粉煤灰的表面,其光催化降解甲基橙的結(jié)果表明,以混合泥漿法制備得到的TiO2/CFA光催化劑具有最佳的光催化性能和重復(fù)使用性能.因此,本研究繼續(xù)以粉煤灰為載體,采用混合泥漿法制備TiO2/CFA光催化劑,通過調(diào)整TiO2前驅(qū)體鈦酸四正丁酯的加入量來改變TiO2的負(fù)載量,并以雙氯芬酸鈉為目標(biāo)污染物,研究TiO2負(fù)載量對TiO2/CFA的光催化降解性能及重復(fù)使用性能的影響.
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