大连市某药厂水体有机污染物的光催化降解研究

【摘要】：受人类活动的影响,水污染问题日益加剧。无法被自然降解的各类有机污染物通过食物网被不断累积和强化,损害生态环境和人身健康。因此,提升水污染处理率,应用“可持续”的水处理技术对区域水环境安全有着重要意义。光催化技术对于深度处理废水污染物有着巨大潜力。一些高活性、高选择性和高稳定性的半导体光催化材料被开发出来。氮化碳是其中的研究热点之一。基于大连水资源供需矛盾和水环境问题,使用实地调查法对大连某药厂的地下水进行取样、检测和水质评价。评价结果显示,研究区地下水埋深浅,水质等级为重污,多种水体污染物含量超标。对此,将光催化方法引入处理此区域的水污染问题中。首先,制备Yb2O3/g-C_3N_4、La_2O_3/g-C_3N_4和Ag-La_2O_3/g-C_3N_4系列复合光催化剂。然后,使用FESEM、TEM、EDS、XRD、FTIR、DRS、PL和XPS等技术对材料进行表征分析。证实所得材料均具有优异的结构和光化学性能。最后,使用复合材料对超标污染物进行降解。实验结果表明三个系列的材料均可作为稳定、高效的复合光催化剂,用于处理水体中有机污染物(如苯酚、盐酸四环素等)超标的问题。通过对照试验法,确定了在此光催化系统中,催化剂含量为2 g/L、反应溶液保持中性时降解效果达到最佳。电子空穴分离对光催化效果有重要意义。电子、空穴、超氧自由基及羟基自由基主导了光催化反应。Ag-La_2O_3/g-C_3N_4系列材料中Ag纳米晶的表面等离子共振(SPR)效应和“电子捕捉器”作用促进电子空穴分离,提升了材料的光催化活性。此研究将高性能的复合光催化剂应用于水体有机污染物质的降解中,为光催化技术在深度水处理的实际应用提供了实验基础和理论依据。