锡酸锌的制备及其在冶金炼焦废水处理中的应用

发布时间：2017-08-02 08:35

  本文关键词：锡酸锌的制备及其在冶金炼焦废水处理中的应用

  更多相关文章： 水热法 离子液体 石墨烯 锡酸锌 光催化

【摘要】：伴随工业生产的发展和社会经济的繁荣,工业废水排放量日益增多。由于传统水处理方法存在二次污染、处理成本高等问题,一种绿色的、无毒的、环境友好型的高级氧化法-光催化氧化技术越来越受到研究者的青睐。作为光催化技术核心的光催化剂是研究的焦点。由于传统光催化剂的大规模应用仍存在一些问题,因而探寻高效、稳定的新型光催化剂是目前光催化氧化技术的重要课题。尖晶石型半导体材料作为光催化剂,在降解有机污染物方面表现优异,能够从中选取高活性、稳定的光催化材料。本文在水热法制备Zn_2SnO_4的基础上,采用离子液体辅助水热法成功制得具有规则几何形状的Zn_2SnO_4。水热法、离子液体辅助水热法的最佳制备条件分别为:溶液pH值为9、水热反应时间24 h、水热反应温度180℃;[Emim]BF4添加量为0.5 mmol(即Sn4+:[Emim]BF4=5:1(摩尔比)),离子液体辅助水热过程中溶液pH值为9、水热反应时间32 h、水热反应温度220℃,此时制得的纯净的、结晶最好的、颗粒分散的Zn_2SnO_4样品光催化降解MB的活性也最高。为了进一步提高Zn_2SnO_4的光催化活性,使用石墨烯改性水热法制备Zn_2SnO_4,在水热法制备的Zn_2SnO_4中加入不同量的GO,后经水合肼还原后获得石墨烯/Zn_2SnO_4。结果表明:石墨烯的添加,没有对Zn_2SnO_4的结构和形貌产生影响,且当GO添加量为4 wt%时,光催化活性最高,较纯Zn_2SnO_4有很大提高。对Zn_2SnO_4和石墨烯/Zn_2SnO_4光催化机理的探究表明,?OH是主要的活性氧化物质,存在?OH间接与有机化学染料反应的机制。实验制得的Zn_2SnO_4和石墨烯/Zn_2SnO_4具有优异的光催化稳定性,可重复使用。最后,将实验制备的石墨烯/Zn_2SnO_4光催化剂应用于冶金炼焦废水处理过程中。结果发现,光催化氧化法在处理低浓度冶金炼焦含酚废水方面具有一定的优势,当含酚废水浓度为15 mg/L、溶液pH=3、温度为25℃、石墨烯/Zn_2SnO_4投加量为50 mg、H2O2加入量为0.1 mg/L时,经过3 h的紫外光照射,酚类物质残留率为28.96%。
【关键词】：水热法 离子液体 石墨烯 锡酸锌 光催化
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O643.36
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 光催化研究背景9-11
• 1.1.1 光催化氧化法概述9-10
• 1.1.2 光催化氧化反应原理10
• 1.1.3 光催化材料10-11
• 1.2 锡酸锌纳米材料11-19
• 1.2.1 锡酸锌的制备方法11-15
• 1.2.2 锡酸锌的改性方法15-16
• 1.2.3 锡酸锌的应用16-19
• 1.3 选题依据和研究内容19-21
• 2 水热法制备锡酸锌及其光催化性能的研究21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 实验部分21-23
• 2.2.1 试剂与仪器21-22
• 2.2.2 锡酸锌的水热法制备及表征22
• 2.2.3 锡酸锌的光催化性能研究22-23
• 2.3 实验结果与讨论23-33
• 2.3.1 样品的结构与形貌表征23-27
• 2.3.2 锡酸锌的光催化性能研究27-33
• 2.4 本章小结33-35
• 3 离子液体辅助水热法制备锡酸锌及其光催化性能的研究35-49
• 3.1 引言35
• 3.2 实验部分35-38
• 3.2.1 试剂与仪器35-37
• 3.2.2 锡酸锌的离子液体辅助水热法制备及表征37
• 3.2.3 锡酸锌的光催化性能研究37-38
• 3.3 结果与讨论38-48
• 3.3.1 结构与形貌的表征38-44
• 3.3.2 光催化性能分析44-48
• 3.4 本章小结48-49
• 4 石墨烯改性水热法制备锡酸锌及其光催化性能的研究49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 实验部分49-51
• 4.2.1 试剂与仪器49-50
• 4.2.2 石墨烯改性水热法制备锡酸锌及表征50-51
• 4.2.3 石墨烯/ Zn_2SnO_4的光催化性能研究51
• 4.3 结果与讨论51-60
• 4.3.1 XRD检测结果51-53
• 4.3.2 TEM检测结果53-54
• 4.3.3 FT-IR检测结果54-55
• 4.3.4 RAMAN检测结果55-56
• 4.3.5 XPS检测结果56-57
• 4.3.6 石墨烯/Zn_2SnO_4的光催化性能分析57-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 石墨烯/锡酸锌在冶金炼焦废水处理过程中的应用61-69
• 5.1 引言61
• 5.2 实验部分61-63
• 5.2.1 试剂与仪器61-62
• 5.2.2 石墨烯/Zn_2SnO_4在冶金炼焦废水处理中的应用62-63
• 5.3 实验结果与讨论63-67
• 5.3.1 绘制含酚废水浓度与吸光度的标准曲线63-64
• 5.3.2 含酚废水的光催化降解实验结果分析64-67
• 5.4 本章小结67-69
• 6 结论69-71
• 参考文献71-81
• 附录 攻读硕士期间的研究成果81-83
• 致谢83

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