新型微納米復合柔性材料的制備及其在廢水處理中的應用.pdf

1、近年來，隨著我國工業(yè)化進程的加快，生態(tài)環(huán)境遭到的破壞日益嚴重，如何解決這些環(huán)境問題也成了人們的當務之急。紡織業(yè)作為我國的國民經(jīng)濟傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)和重要的民生產(chǎn)業(yè)，是我國產(chǎn)業(yè)在國際競爭中最具優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)之一，但紡織業(yè)同時也是一個高污染行業(yè)。據(jù)國家環(huán)?？偩纸y(tǒng)計，2012年紡織工業(yè)廢水排放總量居全國制造業(yè)排放量的第3位。其中，染整廢水排放量占80％，且污染重、處理難度高，廢水的回用率低。
　　目前，我國主要采用傳統(tǒng)方法（如物理法和化學法）處理

2、印染廢水。物理法像離子交換、吸附、膜分離等只是把污染物從一相轉(zhuǎn)移到另一相，染料本身并沒有被徹底降解；化學法常涉及到化學藥劑的使用，運行成本較高，同時，也有可能產(chǎn)生二次污染。隨著我國對廢水治理研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)光催化氧化技術在徹底降解有機污染物方面有著突出的優(yōu)點，特別是當有機污染物含有芳環(huán)或雜環(huán)結(jié)構(gòu)，且用其他方法難以降解時，更具有明顯的優(yōu)勢。因而，光催化降解消除有毒有機污染物將成為解決環(huán)境污染的一條廉價可行的途徑。
　　關于光催化

3、降解印染廢水的現(xiàn)有研究表明，人們大都采用二氧化鈦（TiO2）、氧化鋅（ZnO）和釩酸鉍（BiVO4）等半導體氧化物作為光催化劑。然而這些催化劑存在幾個弊端：
　　1) TiO2、ZnO等帶隙較寬，只對太陽光能中的紫外光有響應，對光能的利用率很低；
　　2) BiVO4吸附性能差，電子-空穴對遷移困難、易復合等原因，導致其在可見光下催化降解有機物的活性較低；
　　3)粉體催化劑回收困難，成本較高。
　　基于上述原因

4、，本研究課題嘗試用硫化鈉作為模板劑，采用回流合成法表面被單質(zhì)銀均勻修飾的光催化劑BiVO4（Ag/BiVO4），并將其負載到經(jīng)四乙氧基硅烷（TEOS）和1,2,3,4-丁烷四羧酸（BTCA）雙層改性的棉織物上，制得具有光催化能力的復合材料。
　　本論文的主要研究工作如下：
　　1、通過回流合成法制得Ag摻雜BiVO4光催化劑，并考察反應體系的pH值、反應溫度、反應時間、煅燒溫度及銀的摻雜量對Ag/BiVO4性能的影響。結(jié)果表

5、明反應體系的pH值、反應溫度、煅燒溫度以及Ag的摻雜量等對產(chǎn)物的形貌結(jié)構(gòu)及其光催化活性有很大的影響，當Ag的摻雜量為5at.%（Ag/BiVO4中Ag的摩爾百分數(shù)）時，在反應體系pH=10，100℃下回流1.5h條件下，產(chǎn)物經(jīng)460℃高溫煅燒6h，制得Ag/BiVO4的光催化活性最高。
　　2、利用X射線光電子譜（XPS）和掃描電鏡（SEM）等手段對Ag/BiVO4進行表征，觀察到織物表面被一層均勻細小的顆粒所覆蓋，并證實了 Ag

6、、Bi、V等元素的存在。通過X射線衍射（XRD）和紫外可見漫反射光譜（UV-Vis DRS）對其進一步分析得知，光催化劑為Ag摻雜單斜晶型BiVO4，對380~510nm的可見光有強吸收。
　　3、通過活性藍19（C.I.RB-19）的光催化降解效果測試光催化劑的活性。在可見光照射下，純BiVO4在1.5h內(nèi)對濃度為25mg/L的C.I.RB-19的降解率只有7%，而Ag/BiVO4對C.I.RB-19的降解率達到95%，說明Ag

7、摻雜后的BiVO4的光催化性能得到明顯提升。同時，研究了添加劑對Ag/BiVO4光催化降解性能的影響，加入空穴捕捉劑，光催化劑幾乎失活；而羥基自由基捕捉劑的加入對Ag/BiVO4的光催化活性沒有影響，說明在光催化降解過程中，空穴起主導作用。
　　4、采用浸漬法將Ag/BiVO4負載到TEOS和BTCA雙層改性棉織物上，制得光催化復合材料，并對其進行表征和光催化活性測試。結(jié)果表明：光催化復合材料表面被 Ag/BiVO4覆蓋；在可見光