表面分子印跡二氧化鈦光催化材料對水中全氟化合物降解的研究


2.5萬字 74頁 包括外文翻譯，原創(chuàng)作品，通過查重系統(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出水具有水量大，水質(zhì)穩(wěn)定等特點，是再生水的重要水源，但在二級出水中存在的難以去除的有機污染物又增加了再生水利用的風(fēng)險。本研究采用TiO2光催化技術(shù)，對污水廠二級出水中存在的持久性有機污染物PFOA進(jìn)行降解，并對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)律和機理，得出主要結(jié)論如下：
（1）通過XRD、FESEM 方法對材料表征的結(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，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PFOA吸附的過程中，MIP-TiO2 NTs表現(xiàn)出更強的吸附能力，是因為材料表面的特異性吸附位點與模板分子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，其降解機理可以概括為TiO2 NTs表面的MIP層上對模板分子特殊的結(jié)合位點和氫鍵的協(xié)同作用，提高了其對PFOA的光催化降解能力。
（4）二級出水中的水質(zhì)因子幾乎不影響MIP-TiO2 NTs對PFOA的降解，但對選擇性較弱的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、二級出水