纳米铜对甲基橙降解性能的研究

发布时间：2017-04-23 06:01

  本文关键词：纳米铜对甲基橙降解性能的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自然水体中,大量污染物的排放所造成的水体污染若超过了水体本身的自净能力,对水中生物将造成伤害。尤其是染料废水污染,其成分复杂、色度大、化学耗氧量较高,处理难度较大,自然水体中的自净过程很难将其完全降解,其长时间的累积将会破坏正常的水体环境。本文利用纳米铜在可见光条件下处理染料废水中的偶氮类染料—甲基橙。纳米铜不仅可以利用太阳光的可见光区间对甲基橙进行降解处理,而且可以利用散射光或可见光范围的照明光实现24小时降解处理。在实现染料降解的同时,避免了使用紫外光对水中微生物造成伤害,这是本论文立题的出发点。与以往受到关注度较高的半导体及半导体修饰的材料不同,本文选用的是零价纳米铜作为研究对象进行研究。本文采用实验操作较为简便的还原方法合成了纳米铜,考察了其在可见光照射下对甲基橙的降解性能。结果显示,纳米铜能够在室温可见光照射条件下降解甲基橙,降解效率随着纳米铜粒径的减小和表面粗糙程度的增加而增大。根据时域有限差分法(FDTD)理论模拟结果显示,降解效率与材料的粒径、粗糙度密切相关,降解效率高的样品具有更强的增强电场。进一步的实验表明,室温下可见光照射条件下的降解效率明显高于遮光条件,说明光照对纳米铜对甲基橙的降解效率具有促进的作用。作为对比实验,合成了纳米氧化铜和氧化亚铜,结果显示相同条件下甲基橙几乎没有被其降解,即反面验证了纳米铜具有可见光下降解甲基橙的能力。通过对纳米铜降解过程中氧气含量、酸碱度、离子的引入、超声等因素对降解性能的影响情况与降解甲基橙后失去降解活性的纳米铜的XRD图谱结论结合分析,纳米铜降解甲基橙的过程可能是由于纳米铜在酸性氧气存在的条件下产生了强氧化性的羟基自由基,羟基自由基的强氧化性将甲基橙降解。基于以上研究,可得到以下结论:1)纳米铜具有降解甲基橙的性能;2)可以通过调控纳米铜粒径和形貌提高其降解性能;3)可以通过改变降解环境因素来进一步提高其降解性能。
【关键词】：纳米铜 可见光 甲基橙 粒径 粗糙程度 降解性能
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X791;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 染料废水污染12-15
• 1.1.1 偶氮类染料12-13
• 1.1.2 染料废水处理方法13-15
• 1.2 高级氧化技术15-18
• 1.2.1 光催化15-17
• 1.2.1.1 光催化机理15
• 1.2.1.2 光催化材料15-16
• 1.2.1.3 提高光催化性能的方法16-17
• 1.2.2 臭氧氧化法17
• 1.2.3 Fenton法17
• 1.2.4 湿式空气氧化法17-18
• 1.3 零价金属在污水处理中的应用18-19
• 1.3.1 零价铁18
• 1.3.2 零价铝18-19
• 1.4 纳米铜的应用19-20
• 1.5 本文的立题思想及主要内容20-22
• 第二章 纳米铜对甲基橙的降解性能的研究（一）22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 样品的制备及表征22-25
• 2.2.1 实验仪器22-23
• 2.2.2 实验药品23
• 2.2.3 纳米铜的合成23-24
• 2.2.4 表征方法24-25
• 2.2.4.1 XRD表征24
• 2.2.4.2 TEM表征24
• 2.2.4.3 紫外-可见吸收光谱表征24-25
• 2.2.4.4 纳米铜对甲基橙降解活性的表征25
• 2.2.4.5 FDTD方法模拟25
• 2.3 结果分析与讨论25-32
• 2.3.1 XRD分析25-26
• 2.3.2 TEM分析26-27
• 2.3.3 纳米铜对甲基橙降解效率的探究27-28
• 2.3.4 纳米铜的氧化物对甲基橙降解效率的探究28-30
• 2.3.5 FDTD模拟30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 纳米铜对甲基橙的降解性能的研究（二）33-65
• 3.1 引言33
• 3.2 样品的制备及表征33-36
• 3.2.1 实验仪器33-34
• 3.2.2 实验药品34
• 3.2.3 纳米铜的合成34-35
• 3.2.4 表征方法35-36
• 3.2.4.1 XRD表征35
• 3.2.4.2 TEM表征35-36
• 3.2.4.3 紫外-可见吸收光谱表征36
• 3.2.4.4 纳米铜对甲基橙降解活性的表征36
• 3.3 结果分析与讨论36-38
• 3.3.1 XRD分析36-37
• 3.3.2 TEM分析37-38
• 3.4 影响纳米铜对甲基橙降解活性的各个因素的研究38-61
• 3.4.1 光照强度对降解活性的影响38-40
• 3.4.2 氧气含量对降解活性的影响40-41
• 3.4.3 体系p H对降解活性的影响41-46
• 3.4.3.1 甲基橙的自降解41-43
• 3.4.3.2 酸性条件对纳米铜降解活性的影响43-45
• 3.4.3.3 碱性条件对纳米铜降解活性的影响45-46
• 3.4.4 离子引入对降解活性的影响46-52
• 3.4.4.1 Fe~（3+）与NO~（3-）离子的引入对纳米铜降解活性的影响46-48
• 3.4.4.2 Cu~（2+）与SO_4~(2-)离子的引入对纳米铜降解活性的影响48-50
• 3.4.4.3 Fe~（3+）、NO~（3-）、Cu~（2+）与SO_4~(2-)离子的引入对纳米铜降解活性的影响50-52
• 3.4.5 对纳米铜的可循环利用性的探究52-57
• 3.4.5.1 循环性52-55
• 3.4.5.2 降解后失去降解活性的纳米铜的XRD分析55-57
• 3.4.6 超声对降解活性的影响57-61
• 3.5 纳米铜对罗丹明B的降解效率的探究61-63
• 3.6 本章小结63-65
• 第四章 总结与展望65-67
• 4.1 总结65
• 4.2 展望65-67
• 参考文献67-79
• 硕士期间发表的文章79-80
• 致谢80

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