纳米氧化镍的制备及其光催化降解水中有机染料的性能研究

【摘要】：染料废水的处理是一个具有重大实用价值的研究课题。染料废水是主要有害工业废水之一，且具有成分复杂、色度高、排放量大、毒性大、可生化性差的特点，一直是废水处理中的难题。且染料中含有的有毒成分如硝基化合物和胺基化合物以及铜、铬、锌、砷等元素，具有很大的生物毒性，对水体污染较为严重。本文在综述有机染料废水国内外处理技术的基础上，较为系统地研究了采用半导体光催化氧化这种新技术来处理有机废水。研究表明，采用半导体光催化氧化法处理有机废水，具有处理效率高、工艺设备简单、操作条件易控制、非选择性地降解有机污染物、无二次污染等突出优点，为有机废水的工业化处理提供了新思路和新途径，在有机染料废水治理方面有着广泛的应用前景。本论文对光催化降解污染有机物的研究主要进行了以下三个方面的探讨： (1)以Ni(NO_3)_2·6H_2O和NaOH为原料，采用化学沉淀法制备纳米NiO粉体，并通过SEM、XRD等手段对其结构性能进行了表征；XRD和SEM检测结果表明：NiO粉体平均粒径为11.5～26.9nm，粒子形貌基本呈球形。 (2)以染料酸性红G及直接枣红的光催化氧化为模型，分析考察了催化剂的投加量、染料浓度、光照时间、pH值等因素对光催化氧化反应的影响规律，同时研究还从热处理温度和时间探讨了提高光催化反应活性的途径；另外，对有机染料降解机理进行初步探讨。实验研究表明：活化温度400℃，活化时间2h条件下制得的微粒催化降解效果最好；纳米NiO在酸性条件下的光催化活性较好；光催化活性与溶液初始浓度成反比；催化剂投加量和光降解时间均存在一最佳值。 (3)对以纳米NiO为催化剂的光催化氧化有机染料的反应动力学进行了试验研究，结果表明，纳米NiO光催化氧化酸性红G溶液的反应表现为一级反应，反应速率遵从多相催化动力学方程—Langmuir-Hinshelwood方程。