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pH值对光催化降解水中苯酚和氯酚的影响

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pH值对光催化降解水中苯酚和氯酚的影响

EFFECT OF THE pH VALUE ON PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF PHENOL AND CHLOROPHENOL IN AQUEOUS SOLUTION

摘要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 光催化氧化技术

1.1.1 光催化氧化技术研究进展

1.1.2 光催化基本原理

1.1.3 光催化反应的影响因素

1.2 层状光催化材料K2La2Ti3O10

1.2.1 层状化合物简介

1.2.2 钙钛矿型层状化合物K2La2Ti3O10

1.2.3 层状化合物在光催化中的应用

1.3 本课题研究的目的及意义

1.4 本文主要研究内容

1.4.1 TiO2光催化试验研究

1.4.2 K2La2Ti3O10光催化试验研究

1.4.3 反应动力学研究

第2章 实验材料与方法

2.1 实验试剂与仪器

2.2 实验所用光催化剂

2.2.1 纳米TiO2

2.2.2 自制光催化剂K2La2Ti3O10

2.3 实验所用光源

2.3.1 紫外光源

2.3.2 模拟太阳光源

2.4 实验方法

2.5 本章小结

第3章 TiO2光催化试验研究

3.1 污染物初始浓度的影响

3.2 TiO2用量的影响

3.3 pH值对TiO2光催化的影响

3.3.1 pH值对TiO2光催化降解苯酚的影响

3.3.2 pH值对TiO2光催化降解邻氯苯酚的影响

3.4 本章小结

第4章 K2La2Ti3O10光催化试验研究

4.1 污染物初始浓度的影响

4.2 K2La2Ti3O10用量的影响

4.3 pH值对K2La2Ti3O10光催化的影响

4.3.1 pH值对K2La2Ti3O10光催化降解苯酚的影响

4.3.2 pH值对K2La2Ti3O10光催化降解邻氯苯酚的影响

4.4 K2La2Ti3O10的酸化

4.5 本章小结

第5章 反应动力学研究

5.1 紫外光催化反应动力学研究

5.2 模拟太阳光催化反应动力学研究

5.3 催化剂活性对比

5.4 本章小结

结论

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致谢

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摘要

光催化氧化技术是一种新型的环境污染治理技术,具有无二次污染、可降解几乎所有的有机污染物等优点,目前已经证实其在废水处理、空气净化等诸多方面有现实和潜在的应用价值,受到了国内外的广泛关注。在常用的各种催化剂中,TiO2具有活性高、稳定性好等优点,且价格便宜,因此成为最为常用的光催化剂,但TiO2光催化同样存在着量子产率低、太阳能利用率低等缺点。层状钙钛矿型光催化材料K2La2Ti3O10是一种新型的光催化剂,据一些相关文献报道,K2La2Ti3O10具有较高的光催化活性。
  本文以苯酚和邻氯苯酚作为目标污染物,进行液相光催化研究。实验中选用的光催化剂有德国德固赛公司生产的纳米TiO2,以及通过柠檬酸法制备的层状钙钛矿型光催化剂K2La2Ti3O10;所选用的光源包括主波长为365nm的紫外光源和由氙灯模拟的太阳光源。实验考察了污染物浓度、催化剂用量、溶液初始pH值对光催化降解水中苯酚和邻氯苯酚的影响。
  实验结果表明,目标污染物浓度越大则光催化降解率越低,说明光催化适合处理低浓度的含酚废水。光催化剂用量存在一个最佳投加量,低于或高于此投加量光催化降解率均会降低。溶液初始pH值也对液相光催化有一定的影响,综合各种实验条件下的结果可以看出,液相光催化有可能在强酸、强碱或弱酸性条件下存在着较好的降解效果。
  实验中还发现K2La2Ti3O10在强酸性条件下具有较好的光催化效果,同时参考相关文献,酸化能有效提高K2La2Ti3O10的光催化性能,因此对K2La2Ti3O10进行了酸化,其酸化后的产物H2La2Ti3O10对苯酚的光催化降解率提高了一倍以上,同时在模拟太阳光下,光催化效果优于TiO2。

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