CN101947453B - Fe/TiO2纳米管阵列的制备方法及应用于制糖废水的降解 - Google Patents

Fe/TiO2纳米管阵列的制备方法及应用于制糖废水的降解 Download PDF

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Abstract

本发明公开了Fe/TiO2纳米管阵列的制备方法及应用于制糖废水的降解。用阳极氧化法在钛片表面制备二氧化钛纳米管阵列，将其洗净晾干后，放入马弗炉中500℃恒温2h，取出冷却至室温，然后置入0.014mol/L Fe(NO3)3溶液中，在超声条件下浸泡10分钟，晾干，得Fe/TiO2纳米管阵列。将Fe/TiO2纳米管阵列置入制糖废水中，用NaOH调节废水pH值为12.5～13.5，在253.7nm波长紫外光下照射20～30小时，实现对制糖废水的光催化降解的应用。本发明的优点是将阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列直接经简单的超声浸泡方法制备了Fe/TiO2纳米管阵列，并将其成功应用于制糖废水的光催化降解，大大降低制糖废水的处理成本与时间。

Description

Fe/TiO2纳米管阵列的制备方法及应用于制糖废水的降解
技术领域
本发明涉及Fe/TiO2纳米管阵列的制备方法及应用于制糖废水的降解。
技术背景
制糖废水是一种高浓度的有机废水，色度深、COD和BOD高是其主要特点。目前制糖废水的治理主要采用物化法和生化法的结合。即用物化法对废水进行预处理，然后再进入生化系统，最后依次经物化及生物滤池处理后排放。物化法处理包括：沉淀法、吸附法、电化学法、磁分离法、高级氧化法、蒸发浓缩法等；由于制糖废水的可生化性好，因此国内外多采用生化法处理。主要有厌氧处理法(UASB、IC、二段厌氧法)、厌氧-好氧处理法、厌氧-光合细菌处理法、深层暴气、深井暴气法等。但这些方法工艺复杂、处理时间周期长(十几天至几十天不等)，成本也较高。二氧化钛具有化学惰性、抗化学腐蚀和光腐蚀，是一种良好的光催化材料。纳米二氧化钛具有显著的纳米尺寸效应，在光催化材料方面的应用尤为广泛。但颗粒状纳米二氧化钛作光催化材料时需要强加搅拌，且使用后不易清除，二次污染问题严重。二氧化钛纳米管的大比表面、强吸附能力及其在钛基底上的强固着性，能更好地克服二氧化钛纳米颗粒光催化剂的不足。但由于TiO2的禁带宽度较宽(约为3.2eV)，光生电子-空穴对寿命短，光催化效率不高。然而，通过金属离子盐对TiO2的掺杂，可以使捕获的电子释放出来，延长光生电子-空穴对的寿命，提高TiO2的量子效应，从而能显著提高TiO2的光催化活性。但用超声法制备铁掺杂的Fe/TiO2纳米管阵列并将其用于制糖废水的光催化降解尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种用超声法制备Fe/TiO2纳米管阵列及应用于制糖废水的降解。
本发明的具体步骤为：
用阳极氧化法在钛片表面制备二氧化钛纳米管阵列，将其洗净晾干后，放入马弗炉中500℃恒温2h，取出冷却至室温，然后置入0.014mol/L Fe(NO3)3溶液中，在超声条件下浸泡10分钟，晾干，得Fe/TiO2纳米管阵列。
将Fe/TiO2纳米管阵列置入制糖废水中，用NaOH调节废水pH值为12.5～13.5，在253.7nm波长紫外光下照射20～30小时，实现对制糖废水的光催化降解的应用；照射20小时，COD降解效率可达85.8％以上；照射30小时，COD降解效率可达94.6％以上。
本发明与其它相关技术相比，最显著的特点是将阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列直接经简单的超声浸泡方法制备了Fe/TiO2纳米管阵列，并将其成功应用于制糖废水的光催化降解，大大降低制糖废水的处理成本与时间。
具体实施方式
实施例1：
用阳极氧化法在2cm*4cm*0.1cm钛片表面制备二氧化钛纳米管阵列，将其洗净晾干后，放入马弗炉中500℃恒温2h，冷却至室温，取出置入0.014mol/LFe(NO3)3溶液中，在超声条件浸泡10分钟，晾干，即得Fe/TiO2纳米管阵列。将Fe/TiO2纳米管阵列置入50mL制糖废水中，用NaOH调节废水pH值为13，在253.6nm波长紫外光下照射20小时，COD降解效率达85.8％。光照30小时，COD降解效率达94.6％。
实施例2：
用阳极氧化法在1cm*4cm*0.1cm钛片表面制备二氧化钛纳米管阵列，将其洗净晾干后，放入马弗炉中500℃恒温2h，冷却至室温，取出置入0.014mol/LFe(NO3)3溶液中，在超声条件下浸泡10分钟，晾干，即得Fe/TiO2纳米管阵列。将Fe/TiO2纳米管阵列置入25mL制糖废水中，用NaOH调节废水pH值为12.5，在253.6nm波长紫外光下照射20小时，COD降解效率达87.74％。光照30小时，COD降解效率达98.3％。
实施例3：
用阳极氧化法在3cm*4cm*0.1cm钛片表面制备二氧化钛纳米管阵列，将其洗净晾干后，放入马弗炉中500℃恒温2h，冷却至室温，取出置入0.014mol/LFe(NO3)3溶液中，在超声条件浸泡10分钟，晾干，Fe/TiO2纳米管阵列。将Fe/TiO2纳米管阵列置入75mL制糖废水中，用NaOH调节废水pH值为13.5，在253.6nm波长紫外光下照射20小时，COD降解效率达86.4％。光照30小时，COD降解效率达95.8％。

Claims (1)

1.一种Fe/TiO2纳米管阵列对制糖废水的光催化降解的应用，其特征在于将Fe/TiO2纳米管阵列置入制糖废水中，用NaOH调节废水pH值为12.5～13.5，在253.7nm波长紫外光下照射20～30小时，实现对制糖废水的光催化降解的应用；
所述Fe/TiO2纳米管阵列的制备方法为：用阳极氧化法在钛片表面制备二氧化钛纳米管阵列，将其洗净晾干后，放入马弗炉中500℃恒温2h，取出冷却至室温，然后置入0.014mol/L Fe(NO3)3溶液中，在超声条件下浸泡10分钟，晾干，得Fe/TiO2纳米管阵列。
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