ZnO/蒙脱土复合材料光降解苯酚的研究开题报告
2021-08-08 02:48:19
全文总字数:1103字
1. 研究目的与意义
随着我国工业的快速发展,各种化学污染物大量产生,从而对环境造成了极大的破坏,影响着人们的正常生活,而含酚废水是一种常见的工业污水,苯酚是具有代表性的难降解芳香族污染物之一,普遍存在于焦化厂、农药厂、造纸厂、塑料厂、树脂厂等排放的工业废水中,具有致癌、致畸、致突变的潜在毒性,对人及其它生物具有巨大的危害。因此,我们必须重视含酚废水的危害,加强对此类废水的处理力度,尽量减少其对环境的危害,为人类和环境的和谐共存创造有利,而且这类废水的处理也是国内外重点研究的课题,长期以来,环境方面的专家也都在寻找提高苯酚处理效率的方法。
目前,纳米ZnO作为光催化材料的研究依然是光催化领域的研究热点之一。纳米ZnO粒子的反应速度是普通ZnO粒子的100-1000倍,而且与普通ZnO粒子相比,它几乎不引起光的散射,且具有大的比表面积和宽的能带,纳米氧化锌作为光催化剂具有无毒无害、结构及性能相对稳定等特点。在光催化作用过程中,它可以直接利用太阳光作激发源,以空气或氧气作为氧化剂降解有机和无机污染物,对保护环境、维持生态平衡具有重要意义,已成为最有开发前景的绿色环保型催化剂之一,但是其本身还有易发生光腐蚀等限制。因此,制备ZnO复合纳米材料成为提高光催化剂反应效率的重要方向。而蒙脱土(MMT)作为一种由纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土,由于其独特的结构优势、来源广、价格低而成为制备纳米复合材料最重要的粘土矿物之一。这种新型催化剂的发现,不仅进一步拓宽了复合氧化物型光催化剂的研究领域,对探索新型光催化剂的研究以及机理问题的探讨具有一定的理论意义。研究成果可直接应用到有机污染物的光催化治理实践过程中,具有一定的现实意义。
2. 国内外研究现状分析
酚及其衍生物是工业废水中常见的高毒性、难降解污染物。大量酚类物质及其衍生物在水体中的排放和积累导致了生态环境的日趋恶化。苯酚作为造纸、炼焦、炼油、塑料、农药、医药合成等行业生产的常用原料和中间体,成为了该类污染的主要来源。人类长期饮用被苯酚污染的水可引起多种神经系统疾病。含酚废水已成为需重点治理的废水之一。目前国内外主要研究zno在不同的方法制备下以及制备不同的zno复合材料后光催化降解的性能的变化。
(1)zno材料
制备方法主要有水热法、溶液法、溶胶-凝胶法以及均匀沉淀法等,zno具有很高的光催化活性,400ml5mol/l的苯酚水溶液光催化15分钟,去除率即可达到100%。利用太阳光催化降解苯酚效果明显,并且ag 可以对苯酚的光催化降解起促进作用。
3. 研究的基本内容与计划
本实验中以苯酚为研究模型,通过纳米氧化锌、蒙脱土、纳米氧化锌-蒙脱土复合材料物理特性和催化反应活性对比,考察各种因素如:苯酚浓度、PH值、加入复合材料的量、有无紫外光照使用催化剂的不同以及是否加入过氧化氢等对其催化效率的影响。从而为有机废水的设计处理和工艺条件的选择提供必要的参考。
4. 研究创新点
本实验中采用了氧化锌和蒙脱土的新型组合,目前国内外研究的文献不多,并且与纯氧化锌、蒙脱土在有无紫外光照的情况下做出了对比,研究的数据也更多更充分,综合了各文献中的影响因素对光催化性能的影响进行探索,研究的内容也更加全面,得到的结果更准确。
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