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有机膨润土负载TiO_2协同光催化气态甲苯的特性及机理研究

作　者: 陈侠胜
导　师: 沈学优
学　校: 浙江大学
专　业: 环境科学
关键词: 机械混合 有机膨润土 TiO2 甲苯
分类号: X51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


吸附法、光催化法等手段是控制室内VOCs污染的常用方法,但这两种方法均存在一定的缺陷,如吸附法存在吸附容量限制,使用寿命有限,而光催化法效率较低,不能适应室内VOCs污染控制的要求。本文采用吸附-光催化联合使用的方式处理气态甲苯。该方法集吸附法与光催化法的优点于一身,方法简单,效果较好,材料寿命长。本文采用简便的机械混合法,制备了均一、高效的有机膨润土-TiO2复合催化剂,评价了其对甲苯的降解效果,并探明了吸附剂-光催化剂配比对复合催化剂性能的影响,得出了吸附剂-光催化剂的最佳配比,随后重点研究了改性烷基链长度、柱撑程度及不同改性离子对复合催化剂性能的影响。随着改性烷基链长的增加,有机膨润土对甲苯的吸附性能获得改善,促进了吸附-光催化过程的进行,但当烷基数超过12时,有机分配相的形成使得甲苯在催化剂表面的传质过程被严重阻断,初始阶段反应和末反应均受严重制约;然而疏水表面的形成使有机膨润土复合催化剂较适用于较高湿度条件下有机污染物的治理;柱撑程度的增加,使得膨润土的亲水表面逐渐变得疏水,促进了复合催化剂对甲苯的降解,然而随着柱撑量不断升高,分配相的成形再次阻碍了甲苯传质过程的正常进行,当柱撑量为40%时,复合催化剂的性能最佳;本文还探讨了特定官能团（苯环）对有机阴离子表面活性剂负载率及复合催化剂协同催化性能的影响,结果表明低负载程度即可达到较理想的催化效果。本研究明确了机械研磨法制备吸附-光催化复合催化剂的可行性,初步阐明了有机膨润土结构特征与复合催化剂的构效关系,为有机体复合光催化剂的实际应用打下一定的理论基础。

全文目录


致谢  6-7
摘要  7-8
Abstract  8-10
目录  10-12
1 室内VOCs吸附-光催化处理研究现状  12-27
  1.1 有机膨润土及其在环境污染控制中的应用  13-17
    1.1.1 膨润土简介  13-15
    1.1.2 有机膨润土  15-16
    1.1.3 有机膨润土在环境污染控制中的应用研究  16-17
  1.2 光催化技术及其研究进展  17-24
    1.2.1 光催化原理简介  18
    1.2.2 光催化技术的研究现状  18-23
    1.2.3 光催化研究小结及展望  23-24
  1.3 本课题的研究目的和内容  24-27
    1.3.1 研究目标  25
    1.3.2 研究内容  25-27
2 反应条件对光催化反应的影响  27-34
  2.1 实验部分  27-29
    2.1.1 材料和试剂  27
    2.1.2 动态反应装置  27-29
  2.2 结果与讨论  29-32
    2.2.1 反应物浓度、环境湿度对催化剂性能的影响  29-31
    2.2.2 载气流速、紫外光源对催化剂性能的影响  31-32
  2.3 小结  32-34
3 机械混合法制备吸附-光催化一体化材料  34-44
  3.1 实验部分  34-37
    3.1.1 材料和试剂  34-35
    3.1.2 复合催化剂的制备  35
    3.1.3 样品表征  35-36
    3.1.4 动态光催化反应  36-37
  3.2 结果与讨论  37-42
    3.2.1 机械研磨法对复合催化剂结构的影响  37-38
    3.2.2 复合催化剂与P25性能的初步比较  38-39
    3.2.3 复合催化剂配比研究  39-42
  3.3 小结  42-44
4 有机膨润土-TiO_2复合催化剂降解甲苯的特性研究  44-58
  4.1 实验部分  44-47
    4.1.1 材料和试剂  44-45
    4.1.2 复合催化剂的制备  45-46
    4.1.3 样品表征  46
    4.1.4 动态光催化反应与吸附实验  46-47
  4.2 结果与讨论  47-56
    4.2.1 烷基链长度对复合催化剂降解性能的影响  47-53
    4.2.2 有机膨润土柱撑程度对复合催化剂降解性能的影响  53-55
    4.2.3 改性离子对复合催化剂降解性能的影响  55-56
  4.3 小结  56-58
5 研究结论、创新点及展望  58-63
  5.1 研究结论  58-61
    5.1.1 反应条件对催化反应的影响  58-59
    5.1.2 机械研磨法制备复合光催化剂  59-60
    5.1.3 有机膨润土-TiO_2复合光催化剂降解甲苯的特性研究  60-61
  5.2 创新点  61
  5.3 展望  61-63
参考文献  63-68
作者简介及攻读硕士学位期间完成的论文及成果  68

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 大气污染及其防治
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