新型微納米復(fù)合柔性材料的制備及其在廢水處理中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，生態(tài)環(huán)境遭到的破壞日益嚴(yán)重，如何解決這些環(huán)境問題也成了人們的當(dāng)務(wù)之急。紡織業(yè)作為我國的國民經(jīng)濟(jì)傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)和重要的民生產(chǎn)業(yè)，是我國產(chǎn)業(yè)在國際競(jìng)爭(zhēng)中最具優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)之一，但紡織業(yè)同時(shí)也是一個(gè)高污染行業(yè)。據(jù)國家環(huán)保總局統(tǒng)計(jì)，2012年紡織工業(yè)廢水排放總量居全國制造業(yè)排放量的第3位。其中，染整廢水排放量占80％，且污染重、處理難度高，廢水的回用率低。
　　目前，我國主要采用傳統(tǒng)方法（如物理法和化學(xué)法）處理

2、印染廢水。物理法像離子交換、吸附、膜分離等只是把污染物從一相轉(zhuǎn)移到另一相，染料本身并沒有被徹底降解；化學(xué)法常涉及到化學(xué)藥劑的使用，運(yùn)行成本較高，同時(shí)，也有可能產(chǎn)生二次污染。隨著我國對(duì)廢水治理研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)光催化氧化技術(shù)在徹底降解有機(jī)污染物方面有著突出的優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)有機(jī)污染物含有芳環(huán)或雜環(huán)結(jié)構(gòu)，且用其他方法難以降解時(shí)，更具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因而，光催化降解消除有毒有機(jī)污染物將成為解決環(huán)境污染的一條廉價(jià)可行的途徑。
　　關(guān)于光催化

3、降解印染廢水的現(xiàn)有研究表明，人們大都采用二氧化鈦（TiO2）、氧化鋅（ZnO）和釩酸鉍（BiVO4）等半導(dǎo)體氧化物作為光催化劑。然而這些催化劑存在幾個(gè)弊端：
　　1) TiO2、ZnO等帶隙較寬，只對(duì)太陽光能中的紫外光有響應(yīng)，對(duì)光能的利用率很低；
　　2) BiVO4吸附性能差，電子-空穴對(duì)遷移困難、易復(fù)合等原因，導(dǎo)致其在可見光下催化降解有機(jī)物的活性較低；
　　3)粉體催化劑回收困難，成本較高。
　　基于上述原因

4、，本研究課題嘗試用硫化鈉作為模板劑，采用回流合成法表面被單質(zhì)銀均勻修飾的光催化劑BiVO4（Ag/BiVO4），并將其負(fù)載到經(jīng)四乙氧基硅烷（TEOS）和1,2,3,4-丁烷四羧酸（BTCA）雙層改性的棉織物上，制得具有光催化能力的復(fù)合材料。
　　本論文的主要研究工作如下：
　　1、通過回流合成法制得Ag摻雜BiVO4光催化劑，并考察反應(yīng)體系的pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、煅燒溫度及銀的摻雜量對(duì)Ag/BiVO4性能的影響。結(jié)果表

5、明反應(yīng)體系的pH值、反應(yīng)溫度、煅燒溫度以及Ag的摻雜量等對(duì)產(chǎn)物的形貌結(jié)構(gòu)及其光催化活性有很大的影響，當(dāng)Ag的摻雜量為5at.%（Ag/BiVO4中Ag的摩爾百分?jǐn)?shù)）時(shí)，在反應(yīng)體系pH=10，100℃下回流1.5h條件下，產(chǎn)物經(jīng)460℃高溫煅燒6h，制得Ag/BiVO4的光催化活性最高。
　　2、利用X射線光電子譜（XPS）和掃描電鏡（SEM）等手段對(duì)Ag/BiVO4進(jìn)行表征，觀察到織物表面被一層均勻細(xì)小的顆粒所覆蓋，并證實(shí)了 Ag

6、、Bi、V等元素的存在。通過X射線衍射（XRD）和紫外可見漫反射光譜（UV-Vis DRS）對(duì)其進(jìn)一步分析得知，光催化劑為Ag摻雜單斜晶型BiVO4，對(duì)380~510nm的可見光有強(qiáng)吸收。
　　3、通過活性藍(lán)19（C.I.RB-19）的光催化降解效果測(cè)試光催化劑的活性。在可見光照射下，純BiVO4在1.5h內(nèi)對(duì)濃度為25mg/L的C.I.RB-19的降解率只有7%，而Ag/BiVO4對(duì)C.I.RB-19的降解率達(dá)到95%，說明Ag

7、摻雜后的BiVO4的光催化性能得到明顯提升。同時(shí)，研究了添加劑對(duì)Ag/BiVO4光催化降解性能的影響，加入空穴捕捉劑，光催化劑幾乎失活；而羥基自由基捕捉劑的加入對(duì)Ag/BiVO4的光催化活性沒有影響，說明在光催化降解過程中，空穴起主導(dǎo)作用。
　　4、采用浸漬法將Ag/BiVO4負(fù)載到TEOS和BTCA雙層改性棉織物上，制得光催化復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行表征和光催化活性測(cè)試。結(jié)果表明：光催化復(fù)合材料表面被 Ag/BiVO4覆蓋；在可見光