表面分子印跡二氧化鈦光催化材料對(duì)水中全氟化合物降解的研究


2.5萬(wàn)字 74頁(yè) 包括外文翻譯，原創(chuàng)作品，通過(guò)查重系統(tǒng)


摘要
大量污水處理不達(dá)標(biāo)排放或者未經(jīng)處理排放使得水體污染更加嚴(yán)重，而污水回用是一種行之有效的節(jié)水減排方式，對(duì)再生水的安全保障是污水回用技術(shù)的關(guān)鍵。城市污水處理廠二級(jí)出水具有水量大，水質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，是再生水的重要水源，但在二級(jí)出水中存在的難以去除的有機(jī)污染物又增加了再生水利用的風(fēng)險(xiǎn)。本研究采用TiO2光催化技術(shù)，對(duì)污水廠二級(jí)出水中存在的持久性有機(jī)污染物PFOA進(jìn)行降解，并對(duì)TiO2光催化材料進(jìn)行改性，以提高其光催化性能，進(jìn)一步分析了其光催化氧化的規(guī)律和機(jī)理，得出主要結(jié)論如下：
（1）通過(guò)XRD、FESEM 方法對(duì)材料表征的結(jié)果表明，所制備的二氧化鈦納米管整齊生長(zhǎng)在鈦片表面，平均管徑大約為100 nm；分子印跡前后二氧化鈦的晶相組成形態(tài)幾乎沒(méi)有發(fā)生變化。FTIR和UV vis DRS表征顯示分子印記材料保持了TiO2基體的光催化能力并存在特異性結(jié)合位點(diǎn)，并且印跡分子材料出現(xiàn)紅移現(xiàn)象，分子印跡增加了其對(duì)紫外光和可見光吸收能力。
（2）三種材料吸附PFOA符合Freundlich吸附等溫線方程。在對(duì)PFOA吸附的過(guò)程中，MIP-TiO2 NTs表現(xiàn)出更強(qiáng)的吸附能力，是因?yàn)椴牧媳砻娴奶禺愋晕轿稽c(diǎn)與模板分子PFOA大小形狀相匹配，且具有相同的官能團(tuán)，從而增強(qiáng)了分子印跡材料的吸附性能。NIP-TiO2 NTs比TiO2 NTs的吸附能力高也表明氫鍵能夠提供非特異性吸附。
（3）在PFOA的光催化降解中，TiO2光催化能夠有效降解PFOA，而MIP-TiO2 NTs材料更是表現(xiàn)出優(yōu)異的降解性能，其降解機(jī)理可以概括為TiO2 NTs表面的MIP層上對(duì)模板分子特殊的結(jié)合位點(diǎn)和氫鍵的協(xié)同作用，提高了其對(duì)PFOA的光催化降解能力。
（4）二級(jí)出水中的水質(zhì)因子幾乎不影響MIP-TiO2 NTs對(duì)PFOA的降解，但對(duì)選擇性較弱的NIP-TiO2 NTs影響較大。由此，分子印跡材料MIP-TiO2 NTs光催化技術(shù)可以潛在地運(yùn)用于污水處理和污水再生回用。


關(guān)鍵詞：二氧化鈦光催化、分子印記、全氟辛酸、二級(jí)出水