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粘土表面高分散纳米氧化钛固定化过程调控及光催化性能的研究

作　者: 袁玲玲
导　师: 余江
学　校: 北京化工大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 预分散 自组装 固定化 纳米氧化钛 蒙脱石 吸附 光催化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


氧化钛是一种很重要的光催化剂。氧化钛吸收紫外光后产生活性氧(比如羟自由基等)对有机化合物具有很强的氧化性,同时具有自净、除臭、抑菌的作用。氧化钛粉末具有较大的表面积,以期在氧化钛表面的反应具有较好的催化活性,但是氧化钛在应用的过程中存在以下两点不足：一、氧化钛颗粒粉末太细,在应用过程中容易团聚,影响光催化效果；二、氧化钛在水溶液体系中回收较困难,不易于水相分离。本论文提出一种基于表面活性剂自组装的作用实现纳米氧化钛在粘土表面的固定化的方法：即在四氯化钛水溶液中加入分散剂通过水热法制备高度分散的纳米氧化钛分散液,再以表面活性剂与纳米氧化钛颗粒相互作用的自组装行为调控纳米氧化钛在蒙脱石表面的固定化过程,优化氧化钛改性蒙脱石光催化材料的结构性能。实验结果表明,以二乙醇胺(DEA)为分散剂可以制备形貌和粒径均匀的纳米氧化钛,加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)后获得高度均匀分散的纳米氧化钛改性蒙脱石光催化材料。通过预分散自组装制备的改性蒙脱石材料中不仅纳米氧化钛分散性好,并且改性蒙脱石材料的比表面积、平均孔径及孔体积均显著增加,有利于提高材料的吸附和光催化性能。将合成的改性蒙脱石用于2,4-二氯酚废水的处理,氧化钛改性蒙脱石对含酚废水的处理兼具蒙脱石的吸附性能和氧化钛的光催化性能。改性蒙脱石对2,4-二氯酚的吸附等温线符合Freundlich模型,吸附动力学与Lagergren二级动力学模型相吻合,基本不存在内部扩散现象；同时研究表明本实验合成的改性蒙脱石对2,4-二氯酚的光催化降解效率高于商业用的氧化钛(P25)。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-16
第一章 绪论  16-28
  1.1 引言  16
  1.2 氧化钛的性质和制备  16-18
    1.2.1 氧化钛的性质  16-17
    1.2.2 氧化钛的制备  17-18
  1.3 纳米氧化钛的固定化技术  18-20
    1.3.1 氧化钛固定化的载体  18-19
    1.3.2 氧化钛固定化的方法  19-20
    1.3.3 氧化钛的表面固定化  20
  1.4 蒙脱石结构和特性  20-23
    1.4.1 蒙脱石的结构  21
    1.4.2 蒙脱石的特性  21-23
  1.5 钛柱撑蒙脱石的研究进展  23-24
  1.6 钛改性蒙脱石在环境中的应用  24-25
    1.6.1 降解废水中的有机物质  24-25
    1.6.2 去除大气环境中的氮氧化物  25
  1.7 研究的背景和内容  25-28
    1.7.1 研究背景  25-26
    1.7.2 研究内容  26-28
第二章 纳米氧化钛改性蒙脱石的制备  28-60
  2.1 引言  28
  2.2 实验  28-29
    2.2.1 实验原料与器材  28-29
    2.2.2 分析仪器  29
  2.3 纳米氧化钛改性蒙脱石的制备  29-32
  2.4 纳米氧化钛改性蒙脱石合成条件的优化  32-57
    2.4.1 CTAB量对氧化钛在蒙脱石表面固定化的调控作用  32-42
    2.4.2 低CTAB浓度对氧化钛在蒙脱石表面固定化的的影响  42-47
    2.4.3 蒙脱石悬浮液浓度对氧化钛在蒙脱石表面固定化的影响  47-52
    2.4.4 温度对氧化钛在蒙脱石表面固定化的调控作用  52-57
  2.5 实验机理的研究  57-60
第三章 纳米氧化钛改性蒙脱石对2,4-二氯酚的吸附试验  60-72
  3.1 引言  60
  3.2 实验材料与仪器  60
    3.2.1 实验材料与器材  60
    3.2.2 分析仪器  60
  3.3 2,4-二氯酚溶液标准曲线的测定  60-62
  3.4 改性蒙脱石的用量对吸附试验的影响  62
  3.5 pH对吸附实验的影响  62-63
  3.6 等温吸附方程  63-64
  3.7 吸附动力学  64-68
    3.7.1 吸附动力学曲线  64-67
    3.7.2 扩散模型  67-68
  3.8 吸附热力学  68-72
第四章 纳米氧化钛改性蒙脱石对2,4-二氯酚的光催化试验  72-82
  4.1 引言  72
  4.2 实验仪器和分析方法  72-73
    4.2.1 实验仪器和试剂  72-73
    4.2.2 反应装置  73
  4.3 改性蒙脱石投加量对光催化实验的影响  73-74
  4.4 2,4-二氯酚的浓度对光催化实验的影响  74-76
  4.5 pH对光催化实验的影响  76-77
  4.6 中间产物的确定  77-79
  4.7 改性蒙脱石与P25的光催化效果的对比  79-82
第五章 结论与建议  82-84
  5.1 结论  82
  5.2 建议  82-84
参考文献  84-90
致谢  90-92
研究成果及发表的论文  92-94
作者与导师简介  94-95
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  95-96

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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