铋基材料的发展综述(2)

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景凡:环境友好型铋基材料的制备及其性能研究

占地面积较大,色度去除率不高,色度和COD浓度不易达标等缺点。

3.2 光催化氧化污水处理方法

光催化氧化技术能耗低,操作简便,反应条件温和,可广泛降解目标物并减少二次污染,因此受到了人们的广泛关注。光催化对机污染物(如染料,农药,卤代物,表面活性剂和油类等)废水有良好的光催化降解作用,可以使大多数有机污染物完全破坏,最终生成无机小分子物质,消除其对环境的污染以及对人体健康的危害[27]。 3.2.1 含油废水的处理

刘婷等[28]以空心漂珠作为载体,用溶胶.凝胶法制备了以空心漂珠为载体的TiO2光催化剂,以100 mL 5 mg/L汽轮机油为水面模拟污染物,考察了其在日光照射下的降解效率。实验结果表明,以空心漂珠为载体,可制得能长期漂浮于水面的负载型TiO2光催化剂,通过浮油富集和光催化降解机制可对水面浮油进行有效的治理。余晟等[29]将TiO2附载在膨胀珍珠岩上,制备的以膨胀珍珠岩为载体的TiO2光催化剂可漂浮在水面上直接利用太阳光处理水面溢油,且光催化剂回收容易,使用寿命长,该催化剂在167W/cm2高压汞灯照射7 h,辛烷的光催化去除率为87 %。 3.2.2 印染废水的处理

邹晓兰等[30]用纳米Cu2O/珍珠贝壳复合光催化材料,研究光催化氧化法对活性大红染料B-3G溶液的降解脱色效果。染料浓度200 mg/L,催化剂浓度为2 g/L,pH为6.12,当紫外光照时间大于90 min时,色度去除率达到98 %,说明该纳米材料对染料的脱色效率高。罗洁等[31]对色度375、pH值5.4、CODer 595.16 mg/L的模拟墨绿色印染废水采用紫外光光照处理后脱色率达90%,CODcr脱除率达80 %左右。说明TiO2光催化能有效降解印染废水,使其CODcr和色度显著降低。 3.2.3 造纸废水的处理

采用多相光催化氧化技术处理造纸漂白废水,可直接将所含的二恶英降解为CO2、H2O和C1-。以达到一次销毁这一有害物的目的。全玉莲等[38]

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采用溶胶凝胶法制备出纳米TiO2粉末作为光催化剂,在高压汞灯的光源照射下对河北省某造纸厂废水进行了光催化降解。研究表明:经460 ℃热处理1 h的TiO2光催化效果较好,在COD浓度300 mg/L,溶液的初始pH值为3.0、光催化剂用量1.0 g/L、反应时间7 h条件下,COD去除率可达76.0%。经深度处理的造纸废水,可实现达标排放。黄泱等[32]研究了纳米TiO2光催化剂对造纸废水的暗吸附规律和光降解性能。结果表明:当纳米TiO2用量5 g/L,pH = 2,经过160 W高压汞灯光照反应120 min后,造纸废水可完全脱色且COD的去除率可达91.83 %,说明高分子化合物几乎全部被降解。

4 探究展望

想要实现含铋光催化材料在工业上的广泛运用,必须提高材料的整体性能。众多研究者以减小禁带宽度和抑制光生电子空穴的复合来提高材料的光催化活性。我认为,可在以下三个方面做进一步研究:

(1) 目前催化材料的改性主要为单元素掺杂或二元复合材料的制备,可采用多元素掺杂、三元或以上复合材料的制备,或将复合材料再进行元素掺杂,形成重叠的杂化轨道使禁带宽度更窄,提高空穴-电子对的分离率。

(2) 光催化材料的研究不应只限于降解有机污染物或者分解水产生氧气,只有导带底的电位值比标准氢电极的电位更负时,水分解产物中才有氢气产生,可以将满足这一条件的光催化材料与窄禁带宽度的光催化材料一起制备成能在太阳光下分解水产生氢气的复合材料,来实现在能源领域中的应用。

(3) 目前生产的含铋光催化材料通常为超细粉末,在实际应用及回收方面仍存在难度。可以用堇青石、分子筛等负载来制备整体式光催化材料,以有利于催化材料的循环利用。

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