絮凝法制备tio2mcm-41复合光催化剂及其性能的研究

絮凝法制备TiO2/MCM-41复合光催化剂及其性能的研究余佩佩张英方青刘丽(武汉科技大学资源与环境工程学院,武汉430081)摘要:以MCM-41分子筛为介孔材料,采用絮凝法制备复合光催化剂,通过XRD对复合光催化剂的晶型结构和形貌进行了表征,以偶氮染料活性艳红K-2BP为降解对象,考察絮凝pH、煅烧时间、煅烧温度、光照时间、催化剂投加量对复合光催化剂活性的影响。实验结果表明:在絮凝pH值为4时所得絮凝污泥,经700℃煅烧2h后的复合光催化剂具有最佳的光催化活性,当催化剂投加量为0.2g/L时,在紫外光下照射浓度为25mg/L的活性艳红30min可获得90%的降解效果。关键词:TiO2/MCM-41;复合光催化剂;絮凝;活性艳红;.中图分类号:X703PropertiesofTiO2/MCM-41compositephotocatalystderivedbyflocculationmethodYuPeipeiZhangYingFangQingLiuLi(CollegeofResourcesandEnvironmentalEngineering,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430081)Abstract:ThecompositephotocatalystwaspreparedbyflocculationmethodusingMCM-41mesoporousmaterials,thecrystalphaseandmorphologyofcompositephotocatalystwereinvestigatedbyXRD.ThephotocatalyticactivitiesofcompositephotocatalystwiththeflocculationpH,thecalciningtime,thecalciningtemperature,theilluminationtimeandthecatalystamountswereevaluatedbyK-2BP.TheexperimentalresultsshowedthatwhenTheflocculationpHis4,Thecompositephotocatalysthasthebestphotocatalyticactivityaftercalciningfor2hat700℃,whenthecatalystamountswas0.2g/L,thedegradationrateofK-2BPcouldreach90%astheconcentrationofK-2BPis25mg/Landexposedfor30minunderUVlightillumination.Keywords:TiO2/MCM-41;compositephotocatalyst;flocculation;K-2BP;随着纳米技术的发展,TiO2光催化剂因其高活性、低成本和稳定性好而备受亲睐[1-3]。以TiO2半导体为基础的光催剂具有光催化活性高,化学性质稳定,无毒无腐蚀,成本低等优点,目前,工业上常用的负载TiO2的方法有混合加热法,沉淀法,溶胶-凝胶法等,近年来被广泛深入的研究。本课题即以活性艳红废水为降解对象。以MCM-41为介孔材料负载具有光催化氧化作用的TiO2,制备TiO2复合光催化剂。由于MCM-41孔径均匀,具有较高的比表面积和较大吸附容量,可以作为一种理想载体[2]。而采用絮凝法制备具有诸多优点,由文献[4]可知,絮凝剂对胶体颗粒污染物有较好的架桥网捕与络合作用,且生成的复合光催化剂具有稳定性好,催化效率高。实验结果表明本文制备方法具有很高的催化活性,处理相同的废水所消耗的催化剂的量和处理时间都大大降低,且与商用TiO2(P-25)比具有更高的催化效率,与传统的制备工艺比较具有工艺简单,投资少,光吸收性能好,易于推广等的优点。1实验部分1.1仪器和试剂DBJ-623六联电子变速搅拌机,上海101型电热鼓风干燥箱;上海SX-2-4-10型马弗炉,UV-2550型紫外分光光度计,SartoriuspH计PB-10。水玻璃(SiO2质量分数为26%),硫酸钛,活性艳红,MCM-41型分子筛(市售)。1.2催化剂的制备取一定量MCM-41型分子筛放入马弗炉中,从常温开始升温煅烧至550℃,维持550℃恒温煅烧3h后于室温下自然冷却。以自来水作为分散载体,取煅烧后的MCM-41分子筛以0.7g/L分散于自来水中,充分搅拌使其分散均匀。向分散有MCM-41分子筛的溶液中投加一定量摩尔比为5:1的聚硅硫酸钛絮凝剂(一定量的Ti(SO4)4溶液和聚硅酸以物质的量n(Ti)/n(Si)=5:1进行混合自制而成),调节溶液pH值,以180r/min的速度快拌2min后,调转速至30r/min慢搅5min,使其充分絮凝,静置5h至完全沉降。将絮体抽滤出放入烘箱80℃烘干后,研磨至粉状再放入马弗炉中煅烧使之氧化成具有光催化效应的TiO2/MCM-41光催化剂。2实验结果与讨论2.1絮凝pH值对TiO2/MCM-41光催化效果的影响取6份含0.7g/LMCM-41分子筛的自来水溶液,加入摩尔比为5:1的聚硅硫酸钛絮凝剂后,分别以25mg/L的活性艳红为模拟污染物,投加0.5g/L的TiO2/MCM-41光催化剂,置于磁力搅拌器上,以100r/min的速度搅拌,在500W紫外线高压灯下光照30min.。取上层清夜于离心管...

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