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《东北大学》 2010年
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FeTiO_3矿物合成及光催化性实验研究

时代  
【摘要】:本文系统地研究了FeTiO3矿物光催化剂的制备、结构与光催化活性之间的构效关系,并以亚甲基蓝降解率为评价指标,进行了FeTiO3矿物光催化性的实验研究。这对于光催化材料的开发和应用及处理印染废水有着重要的指导意义。 首先,以TiO2与Fe2O3纯物质为原料,利用XRD、SEM、UV-Vis-DRS、FTIR等分析方法对FeTiO3矿物的化学成分和矿物组成进行分析,确定了FeTiO3矿物光催化材料作为光催化剂的可行性。研究了不同温度下生成的FeTiO3矿物光催化剂中晶相结构、表面形貌、煅烧温度、保温时间等因素对其光催化活性的影响。通过对比合成的各种催化剂的光催化活性,选出在1500℃下煅烧4h生成的FeTiO3矿物的光催化活性最高,作为本实验的光催化剂。 系统地研究了FeTiO3矿物的吸附性能,探讨了初始浓度、催化剂投加量、溶液pH值等方面因素对催化剂降解亚甲基蓝的影响;探讨了吸附等温线模型、表观吸附动力学模型、热力学参数以及吸附机理。结果表明,酸性条件环境易于亚甲基蓝的降解;增加吸附剂投加量有利于亚甲基蓝的降解。 系统地研究了分别在紫外光和可见光照射下,FeTiO3矿物光催化剂光催化降解亚甲基蓝单一体系的可行性。研究了光波长和强度、溶液pH、酸介质、初始浓度、催化剂的使用寿命和分离效果等方面因素对FeTiO3矿物催化剂光催化降解亚甲基蓝单一体系的影响;探讨了FeTiO3矿物光催化降解亚甲基蓝的机理,进行了表观动力学分析。结果表明,光源的波长越短、光强越强、酸性越强,亚甲基蓝的光催化降解率就越高;不同酸介质对FeTiO3矿物催化剂光催化还原亚甲基蓝的促进作用按PO43-NO3-SO42-Cl-逐渐增强;溶液的初始浓度对亚甲基蓝光催化降解率影响很大;根据正交实验结果分析,不同因素对亚甲基蓝光催化降解效率的影响程度为:初始浓度催化剂投加量pH值光照时间;亚甲基蓝单一体系中亚甲基蓝的光催化还原过程遵循L-H动力学规律。 与可见光照射处理亚甲基蓝相比,紫外光照射处理亚甲基蓝废水的处理效果更加明显,降解率更高。但实际应用处理过程中,紫外光照射运行成本比较高,实验条件严苛,运行困难,具有较低的实际意义。而可见光照射处理亚甲基蓝废水更加具有实际应用价值,我们可以充分利用实际生活中的太阳光来作为可见光源,加入光催化剂,对印染废水进行光催化处理。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X703

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【参考文献】
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