可见光光催化处理染料废水的处理方法

可见光光催化处理染料废水的处理方法
可见光光催化处理染料废水的处理方法
1 引言
自国务院《水十条》印发以来, 水污染已作为重要的环境问题受到普遍关注.负载型TiO2光催化剂除具有氧化能力强、抗光腐蚀、光化学性能好的特点外, 还解决了粉体催化剂分离难、易失活、光透过率低等难题, 因而在废水净化处理方面备受青睐.但纯TiO2对可见光无响应, 对其进行掺杂改性, 一方面可形成电成电子或空穴捕获阱, 阻碍电子和空穴的复合, 提高光量子效率; 另一方面还可以引入掺杂能级, 减小禁带宽度, 引起可见光响应.已有研究表明, 选择合适的元素和浓度进行多元素共掺杂, 能发挥元素间的协同作用, 改性效果优于单掺杂催化剂.
N掺杂使TiO2价带以上产生局部能级N2p, 可扩展TiO2的可见光响应, 但其隔离的空态也容易成为电子和空穴的复合中心(Li et al., 2011); 在金属掺杂离子中, Fe3+的优势在于其离子半径(0.064 nm)与Ti4+(0.068 nm)十分相近, 可以不破坏TiO2晶格结构而进入晶格形成浅势捕获阱, 促进电子-空穴的分离.Li等结合两者的优势, 研究发现, Fe、N可分别取代晶格中的Ti4+与O2-, 元素间的协同效应使TiO2的可见光催化性能得到明显提升.然而, Fe、N共掺杂TiO2作为当前研究的热点, 相关报道多集中在粉体催化剂, 有关膜电极
制备的研究不多.并且在制备条件优化上, 特别是元素掺杂比例的选取, 大都采用单因素变量法, 未考虑各影响因素间的交互作用, 其优化结果往往不够全面.此外, 高效光催化剂必须与高效反应器强强结合, 才能完美发挥其光催化性能.
鉴于此, 本文选用经济无毒的氯化铁和尿素为掺杂原料, 采用
溶胶-凝胶法, 正交优化制备Fe、N共掺杂TiO2膜电极, 以此为阳极与Cu阴极组装成独具特色的高效双极液膜光催化反应器, 并利用光生电子自发迁移到Cu阴极表面与液膜中的溶解氧结合生成H2O2达到双极双效的处理效果, 可见光激发光催化处理苋菜红, 考察反应条
件对处理效率的影响及电极稳定性.
2 实验部分
2.1 试剂与仪器
试剂：钛酸四丁酯(含量≥98.5 %)、氯化铁(含量≥99.0%)、尿素(含量≥99.0 %)、无水乙醇(含量≥98%)、盐酸、硫酸、硫酸钠和。