负载型光催化剂对含铬废水的吸附与还原作用研究 (2009年)

研究了竹炭/Ti02光催化剂在紫外光照射下去除Cr(VI)的特性,探索了催化剂用量,Cr(VI)的初始质量浓度、光催化时间、催化剂焙烧温度及溶液酸度对Cr(VI)去除率的影响,确定了竹炭/Ti02光催化剂处理含铬废水的最佳条件。结果表明：反应条件在pH值为0.5,光催化反应时间大于30 min,催化剂的加入量为3 g/800 m1时效果最好,建议使用在450℃下进行焙烧2h的光催化剂,可以采用适当延长反应时间的方法来提高Cr(VI)离子的降解率。图6,参9. ### 负载型光催化剂对含铬废水的吸附与还原作用研究 #### 摘要及背景 本文探讨了一种新型的竹炭/TiO2复合材料在紫外光照射下对Cr(VI)（六价铬）的去除效果。研究着重于分析不同条件下Cr(VI)的去除效率，包括催化剂的用量、Cr(VI)的初始浓度、光催化时间、催化剂的焙烧温度以及溶液的pH值等关键因素。研究发现，在特定条件下（例如pH=0.5，光催化反应时间超过30分钟，催化剂添加量为3克/800毫升），该催化剂能够高效地去除Cr(VI)。此外，使用450°C下焙烧2小时的光催化剂可以获得最佳的去除效果。 #### 实验材料与方法 - **实验材料**：主要包括无水乙醇、铁酸正四丁酯、铝酸镍、竹炭等。所使用的化学试剂均为分析纯级。 - **实验仪器**：自制光反应器（配备30W紫外光灯管）、pH计、磁力搅拌器、马弗炉、电热恒温鼓风干燥箱、电子天平等。 - **竹炭预处理**：首先通过去离子水煮沸多次清洗竹炭，随后在120°C下干燥2小时，再过筛，最后以5°C/min的速率升温至450°C，在隔绝空气的情况下热处理2小时。 - **制备二氧化钛溶胶**：在室温下，将铁酸丁酯和无水乙醇混合制成溶液A；另将水、浓硝酸和无水乙醇混合制成溶液B。将溶液B缓缓加入到溶液A中，持续搅拌直至形成浅黄色透明溶胶。然后将处理过的竹炭加入其中，搅拌至凝胶状态，100°C下烘干。在隔绝空气的条件下，450°C热处理2小时，制得负载型TiO2/竹炭。 - **反应过程**：将一定量的Cr(VI)溶液放入自制光催化反应器中，调节pH值后加入竹炭/TiO2光催化剂，并在紫外光照射下进行反应。反应结束后，取样测定Cr(VI)的浓度变化。 #### 结果与讨论 - **催化剂焙烧温度的影响**：在光照时间为1小时、催化剂用量为3g/L、pH为3.0、Cr(VI)浓度为16mg/L的条件下，探究了不同焙烧温度对Cr(VI)去除效率的影响。结果显示，450°C焙烧2小时的催化剂具有最佳的去除效果。 - **催化剂用量的影响**：随着催化剂用量的增加，Cr(VI)的去除率也逐渐提高。但当达到一定值后，去除效率的变化趋于平稳。实验表明，3g/800mL的催化剂用量是最优的。 - **Cr(VI)初始浓度的影响**：Cr(VI)初始浓度的不同对去除效率也有显著影响。通常情况下，较低的初始浓度更有利于Cr(VI)的去除。 - **光催化时间的影响**：光催化时间越长，Cr(VI)的去除效率越高。但是，当达到一定程度后，效率的增长会放缓。实验建议适当延长反应时间以进一步提高去除率。 - **溶液pH值的影响**：溶液的pH值对Cr(VI)的去除效率有重要影响。研究发现，pH值为0.5时，Cr(VI)的去除效率最高。 #### 结论 竹炭/TiO2复合材料作为一种有效的光催化剂，在紫外光照射下能够高效去除含铬废水中的Cr(VI)。通过优化实验条件（如催化剂焙烧温度、用量、Cr(VI)初始浓度、光催化时间和溶液pH值等），可以显著提高Cr(VI)的去除效率。这项研究为含铬废水的处理提供了一种新的有效途径，并为后续的相关研究奠定了基础。