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光催化降解有机物及动力学的研究

作　者: 廖杨槟
导　师: 孟昭福
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 光降解二氧化钛十二烷基磺酸钠十六烷基三甲基溴化铵十八烷基甜菜碱苯酚
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着合成化学品的大量生成和使用,有机污染变得日益严重,对环境、生物和人类带来了巨大的危害,因此有机污染的修复愈来愈受到人们的重视。近年来,光催化技术已经成为世界各国科技界所关注的焦点,被称为高级氧化工艺或绿色环保技术。光催化材料在降解污染物方面有着得天独厚的优势和广阔的应用空间。表面活性剂是一类应用广泛的有机物,也是主要的污染物,为了研究光催化法对不同电荷类型表面活性剂的降解,实验在紫外光照射下,用TiO2光催化剂降解三种表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS),阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和两性表面活性剂十八烷基甜菜碱(BS18),同时探讨了TiO2光催化剂加入量,表面活性剂初始质量浓度及初始pH对光降解的影响及其动力学变化,得到满意的降解效果。三种表面活性剂降解行为符合准一级动力学规律,三种表面活性剂降解速率快慢顺序为：BS18>CTAB>SDS。SDS和BS18的最佳TiO2催化剂用量为1 g·L-1,而CTAB的最优用量为2 g·L-1：CTAB和BS18的光降解与初始质量浓度呈明显的负相关,质量浓度越大降解越慢,SDS则随初始质量浓度的增加而缓慢增大；CTAB和BS18在偏碱性条件下降解最快；而SDS在弱酸条件下具有最大的动力学降解速率。光催化技术在土壤污染物修复中的应用研究较少,缺乏系统及深入的研究。本文将光催化技术应用于土壤中苯酚的降解,实验在紫外光下用半导体催化材料TiO2对土壤中的苯酚污染物进行光催化降解,同时系统的探讨了TiO2投加量,苯酚浓度,土样厚度,土样粒径对降解效果的影响。结果显示：土壤中的苯酚污染物在光催化下得到降解,效果明显。降解行为符合准一级动力学规律；TiO2的加入进一步提高了降解速率,降解速率随催化剂质量浓度的增加而不断增加,其快慢顺序为0 wt%<0.5 wt%<1 wt%<2wt%,本实验得到的TiO2催化剂最佳掺杂量为1-2 wt%；苯酚光降解与初始质量浓度呈明显的反比关系,质量浓度越大降解越慢,降解的快慢顺序为50 mg·kg-1>100mg·kg-1>200 mg·kg-1,光催化降解对低浓度苯酚更有效；苯酚降解速率常数受土层厚度的影响较大,土壤越薄降解越快,降解快慢的顺序为2.0 mm>2.5 mm>3.0 mm：土壤质地影响有机物的光解,在小于2 mm的土壤中苯酚的降解最快,在整个光照时期不同土壤粒径苯酚的降解遵从下列顺序：小于2mm粒径土壤>小于1 mm粒径土壤>小于0.27mm粒径土壤,这些结果说明一定的土壤团粒结构因其合适的孔隙通气性和光透过性而有利于苯酚在土壤中的降解。

光催化降解有机物及动力学的研究

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