● 摘要
水对于人类生存的意义不言而喻，而大量染料废水的排放，正在对水资源安全构成极大威胁。传统的生化降解法对于处理染料废水效果不够理想，往往需要预处理与三级处理。这种现状给光催化降解染料废水带来了巨大的发展空间和前景。纳米二氧化钛作为一种被广泛研究的催化材料，具有制作工艺简便成熟，价格低廉，毒性较低的优点。但传统的纳米二氧化钛粉末处理效率不够稳定，且回收困难，给工业化应用带来了困难。纳米二氧化钛催化性能研究通常采用大尺度混匀实验，设计简便，但实验的效率难以稳定保证，本文从改进实验装置入手，选择六种金属氧化物按不同组配对纳米二氧化钛进行掺杂，研究其对于二氧化钛光催化性能的影响，并通过惰性材料与活性炭和纳米碳管负载型二氧化钛验证金属氧化物掺杂对其催化性能的改变。通过本文研究，将催化反应器尺度缩小，催化剂固定在载玻片上，使得实验操作简化。对不同金属氧化物掺杂的研究发现，Bi-Mn-Zn，Bi-Ni-Mn，Bi，Zn，Zn-Ni，Bi-Ni-Cu，Zn-Ni-Mn，Bi-Mn八种金属氧化物配比对于二氧化钛的催化性能起到明显的提升作用，其中Bi-Mn-Zn，Bi-Ni-Mn，Bi三种配比对纳米二氧化钛材料的催化性能提升效果显著，15min去除提升率分别达到72.9%，56.8%，46.5%。将八种配比负载到硅酸铝惰性材料进行验证，等配比的催化效果较空白组提高，其中Bi-Mn-Zn 15min去除提升率达到58%，说明Bi，Mn，Zn三种金属氧化物在光催化领域的研究价值。对两种负载型二氧化钛的研究表明，负载型二氧化钛对甲基橙的去除效果均好于普通纳米二氧化钛材料，将三种配比金属氧化物负载后，其催化效果与普通纳米二氧化钛材料效果有所区别，活性炭负载型中Bi-Ni-Mn配比效果最佳，纳米碳管负载型中Bi配比效果最佳，Bi-Ni-Mn配比未见提升作用。