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改性纳米TiO2薄膜光催化降解染色废水

来源:印染在线 发布时间:2010年09月04日

夏 阳,秦睛,何瑾馨

O 前言 印染废水排放量占纺织工业废水排放量的80%,已成为我国各大水域的重要污染源。印染废水的两大污染指标是色度和COD。处理的难点是色度高,脱色难。近年来,利用纳米TiO2光催化反应消除或降解污染物,正成为环境保护领域最为活跃的课题之一。纳米TiO2光催化剂的催化活性和负载技术,是光催化反应是否实用的决定因素。为了有效地提高催化活性,对纳米TiO2光催化剂进行表面改性,已成为目前研究最多的方向。如余家国等采用溶胶.凝胶法制备了掺锡的TiO2薄膜,明显提高了TiO2薄膜的光催化效率;Vinodgopal等在导电玻璃上制备了耦合的SnO2/TiO2薄膜,并施加了一定的正向偏压,发现薄膜的光催化活性提高了10倍。 目前,通过常压低温等离子体对纳米TiO2薄膜进行表面改性的研究鲜有报道。本试验采用溶胶.凝胶法制备负载型纳米TiO2薄膜,经常压低温等离子体处理,用于染色废水的光催化降解。运用FE.SEM、XRD、XPS、UV-VIS等技术分析了纳米TiO2薄膜的表面特征,测定了光催化反应后染色废水的色度和COD降解率,并分析了纳米TiO2薄膜常压低温等离子体处理后光催化活性增强的原因。

1 试验1.1 仪器 FEl SIRlON 200型场发射扫描电镜,CD/max2550PC RIGAKU型x射线衍射仪,Thermo ESCALAB250型x射线光电子能谱,HITACHI U一3310紫外可见分光光度仪1.2表面改性纳米TiO2薄膜的制备 用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2薄膜。将异丙醇缓慢滴加到钛酸四正丁酯中,剧烈搅拌一定时间,加入蒸馏水进行水解反应,钛酸四正丁酯:异丙醇:水(摩尔比)等于1:44:2。在搅拌条件下,加入一定量的抑制剂二乙醇胺和稳定剂乙酰丙酮,即制成淡黄色的TiO2溶胶。纳米TiO2薄膜是以洁净的载玻片为基体,从上述溶胶中采用浸渍提拉法制备的,提

拉速度为2 mm/s,湿膜在100℃烘箱中烘15 min。将制备的纳米TiO2薄膜在常压低温等离子体环境下处理一定时间,载玻片表面距等离子体喷头15 mm。然后放人马弗炉中,以2℃/min的速度升温至500℃,并保温2.5 h,取出后自然冷却至室温,即制得常压低温等离子体表面改性的纳米TiO2薄膜。1.3表征方法 采用FEI SIRION 200型场发射扫描电镜(FESEM,美国)观察改性后纳米TiO2薄膜的表面、截面形态及薄膜厚度;X射线衍射(XRD)测试用CD/max2550PC RIGAKU型x射线衍射仪进行;用Thenno ESCALAB 250型x射线光电子能谱(XPS)分析样品的表面;用HITACHI U一3310紫外可见分光光度仪测量绘制TiO2薄膜的透光率曲线。1.4光催化性能试验 选用Cibacron黄C-2R的染色废水进行光催化降解反应。将制好的10片改性纳米TiO2薄膜均匀地铺在培养皿中,量取100 mL染色废水倒入培养皿,完全浸没载玻片。置于100 W紫外光源下光催化反应一定时间,紫外光源下沿距离染色废水液面25 mm。反应完成后取水样两份,分别采用分光光度法和微波消解法测定其吸光度和COD值,与未处理的染色废水水样的吸光度和COD值比较,计算脱色率和COD去除率。


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