论文部分内容阅读
随着工农业的迅速发展,地下水硝酸污染日益严重。由于硝酸盐化学性质较为稳定,一般的方法很难将其从水中去除。常用的去除硝酸盐的方法主要有物理化学法、生物反硝化法、催化还原法和光催化还原法。本文主要采用光催化还原法来进行硝酸盐的脱除研究,考察了商品TiO2、金属掺杂商品TiO2以及金属掺杂自制TiO2光催化还原硝酸盐的效果,希望通过实验探索,为硝酸盐的去除提供更多的方法和经验。通过对商品TiO2催化剂光催化还原硝酸盐的实验研究发现,不管如何改变反应条件,光催化还原反应的效率都非常低。总氮的最高去除率只有5.29%,且生成氨氮的浓度也不高。采用金属掺杂的商品TiO2进行硝酸盐的还原实验,考察了金属掺杂方法及掺杂量、光源种类及光照强度、空穴清除剂种类及用量、催化剂用量、TiO2煅烧温度、溶液起始pH值、溶解氧、金属阳离子及无机阴离子等对硝酸盐氮去除效果的影响。结果显示,采用化学还原法掺杂的催化剂具有更高的光催化活性,并且金属的最佳掺杂量为2%。采用365nm、308nm、254nm三种波长的紫外灯组合光源可以提高硝酸盐的还原效率,光照强度越大,硝酸盐的还原效率越高。与其他空穴清除剂相比,甲酸作为空穴清除剂时光催化还原反应的效率更好,并且甲酸的最佳浓度为30mmol/L。催化剂的最佳用量是1g/L,最佳煅烧温度为500℃。酸性条件以及氮气的通入,更利于反应的进行。Fe2+、HCO3—的加入促进了硝酸盐的还原,Fe3+的加入抑制了硝酸盐的还原,Ca2+、Mg2+使得硝酸盐的还原效率略有下降,但总体影响不大,氯离子及硫酸根离子的加入也降低了硝酸盐的还原效率。经过掺杂改性后的TiO2活性确实有了一定的提高,Ag掺杂的TiO2将硝酸盐氮的去除率提高到了20.81%,Pd掺杂的TiO2将硝酸盐氮的去除率提高到了16.82%。采用四氯化钛和稀氨水沉淀的方式制备TiO2,经金属Ag掺杂改性后进行硝酸盐的还原实验。对催化剂进行了SEM表征,催化剂为锐钛矿和金红石混合型,平均粒径为1030nm,分散性较差。考察金属掺杂量、催化剂用量、甲酸浓度、TiO2煅烧温度、氨水浓度、四氯化钛和氨水的摩尔比以及四氯化钛和氨水的滴加顺序等对硝酸盐氮去除效果的影响。结果表明,该催化剂Ag的最佳掺杂量为1%,催化剂最佳用量为1.5g/L,甲酸的最佳浓度为50mmol/L,最佳煅烧温度为650℃。制备催化剂所用氨水的浓度不能太大,以浓氨水制备的催化剂活性最差;四氯化钛和氨水的摩尔比一般以1:（56）为宜;四氯化钛和稀氨水沉淀的方式有正加法和逆加法两种,逆加法制备的催化剂活性比正加法制备的催化剂活性高。使用该催化剂进行实验硝酸盐氮的最高去除率为19.96%,去除效果比Ag掺杂的商品TiO2催化剂对硝酸盐的去除效果略差。