CN102863046B - Au/TiO2纳米管阵列对制糖废水的光催化降解的应用 - Google Patents

Au/TiO2纳米管阵列对制糖废水的光催化降解的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Au/TiO2纳米管阵列对制糖废水的光催化降解的应用。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2小时，取出冷却至室温，然后置入1g/L氯金酸和30g/L硼酸的混合沉积液中，在超声条件下，于2.5v直流电下沉积90秒，晾干，得Au/TiO2纳米管阵列。将其置入25mL~50mL制糖废水中，用HCl调节废水pH值为1~2，在253.7nm波长紫外光下照射20小时，实现对制糖废水的光催化降解的应用。本发明最显著的特点是Au/TiO2纳米管阵列是由阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列直接在超声条件下直流电沉积而获得，并将Au/TiO2纳米管阵列应用于制糖废水的光催化降解，很大程度地降低制糖废水的处理成本与时间。

Description

Au/TiO2纳米管阵列对制糖废水的光催化降解的应用
技术领域
本发明涉及一种Au/TiO2纳米管阵列对制糖废水的光催化降解的应用。
背景技术
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。利用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。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，通过贵金属对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。制糖工业废水是以甜菜或甘蔗为原料制糖过程中排出的废水。主要来自制糖生产过程和制糖副产品综合利用过程。废水中一般含有有机物和糖分，COD、BOD很高，废水色度深、含氮、磷、钾等元素较高。其主要特点是：酸度大、浓度高、色度深、毒性大。这些废水一旦排入江河水体，会严重破坏水体生态。目前国内外对制糖废水的处理主要采用物化法和生化法的结合。物化法即对废水进行预处理，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。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。在超声条件下于TiO2纳米管阵列上直接电沉积金制备Au/TiO2纳米管阵列并将其成功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Au/TiO2纳米管阵列对制糖废水的光催化降解的应用。
本发明的具体步骤为：
（1）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2小时，取出冷却至室温，然后置入1g/L氯金酸和30g/L硼酸的混合沉积液中，在超声条件下，于2.5v直流电下沉积90秒，晾干，得Au/TiO2纳米管阵列。
（2）将Au/TiO2纳米管阵列置入50mL制糖废水中，用HCl调节废水pH值为1~2，在紫外光(253.7nm波长)下照射20小时，制糖废水光催化降解率可达81.22%以上。
本发明与其它相关技术相比，最显著的特点是Au/TiO2纳米管阵列是由阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列经直流电在超声条件下沉积制备的，并将Au/TiO2纳米管阵列应用于制糖废水的光催化降解，收到很好的降解效果，很大程度地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2小时，冷却至室温，然后置入1g/L氯金酸和30g/L硼酸的混合沉积液中，在2.5v直流电压、超声条件下沉积90秒，取出，在空气中干燥，即得Au/TiO2纳米管阵列；将Au/TiO2纳米管阵列置入50mL制糖废水中，用HCl调节废水pH值为1，在253.7nm波长紫外光下照射20小时，制糖废水降解效率达89.59%。
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2小时，冷却至室温，然后置入1g/L氯金酸和30g/L硼酸的混合沉积液中，在2.5v直流电压、超声条件下沉积90秒，在空气中干燥，即得Au/TiO2纳米管阵列。将Au/TiO2纳米管阵列置入25mL制糖废水中，用HCl调节废水pH值为2，在253.7nm波长紫外光下照射20小时，制糖废水降解率达81.22%。

Claims (1)

1.一种Au/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Au/TiO2纳米管阵列置入50mL制糖废水中，用HCl调节废水pH值为1~2，在波长为253.7nm的紫外光下照射20小时，实现对制糖废水的光催化降解的应用；
所述Au/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2小时，取出冷却至室温，然后置入1g/L氯金酸和30g/L硼酸的混合沉积液中，在超声条件下，于2.5v直流电下沉积90秒，晾干，得Au/TiO2纳米管阵列。
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