CN103055855A - Ag/TiO2纳米管阵列的制备方法及光催化降解制糖废水的应用 - Google Patents

Ag/TiO2纳米管阵列的制备方法及光催化降解制糖废水的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Ag/TiO2纳米管阵列的制备方法及光催化降解制糖废水的应用。以钛片为基底制备出的TiO2纳米管阵列为阴极，铂丝为阳极，放入由1g/L～2.5g/L硝酸银、7g/L～12g/L亚硫酸钠、2.5g/L～3.5g/L磷酸二氢钠及2g/L～4g/L柠檬酸钠组成的电解液中，在3V电压下超声沉积30秒，取出水洗、晾干后得到Ag/TiO2纳米管阵列。将Ag/TiO2纳米管阵列放入pH值为12.4～13.2的制糖废水中，经紫外灯（λ=253.7nm）照射25～30小时，实现对制糖废水的光催化降解的应用。本发明具备制备工艺简便、无污染，效率高、成本低、时间短等特点。

Description

Ag/TiO2纳米管阵列的制备方法及光催化降解制糖废水的应用
技术领域
本发明涉及一种Ag/TiO2纳米管阵列的制备方法及光催化降解制糖废水的应用。
背景技术
制糖业在我国的食品行业中占有重要地位，制糖废水是一种有机物浓度、色度、COD和BOD都较高的有机废水，并且在实际生产过程中COD、BOD峰值变化大，不易控制。国内外大多采用生化技术进行处理，例如好氧生物处理法、活性污泥生化处理法、氧化沟法、厌氧法、厌氧- 好氧法等。但这些方法具有能耗大、工艺复杂、成本较高、水力负荷小、生物膜易脱落、处理周期长等不足。而纳米二氧化钛具有化学惰性、抗化学腐蚀、比表面积大、成本低廉、无毒、稳定性高等优点，是一种很好的光催化材料。因此，在废水处理方面的应用极为广泛。二氧化钛纳米管阵列比纳米二氧化钛粉末具有更大的比表面积，且制备工艺简单、条件易控制、不产生二次污染。因此，二氧化钛纳米管阵列具有更好的应用前景。但由于纳米TiO2的禁带宽度约为3.2eV,只有在λ＜380nm的紫外光区才表现出光催化活性，且光生电子－空穴易复合，最终导致光催化效率不高。而金属离子的掺杂可以捕获光生电子及空穴，降低复合速率，提高了量子效率，因此纳米TiO2的光催化性能得到显著提高。利用超声电沉积法制备的Ag/TiO2纳米管阵列并成功应用于光催化降解制糖废水的研究未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种用超声电沉积法制备Ag/TiO2纳米管阵列并将其应用于光催化降解制糖废水。
Ag/TiO2纳米管阵列的制备方法具体步骤为：
（1）以钛片为基底利用阳极氧化法在其表面制备出均匀有序的TiO2纳米管阵列，然后将其从电解液中取出，用大量的去离子水冲洗；待其自然干燥后放入马弗炉中，在500℃下煅烧2小时，冷却至室温得TiO2纳米管阵列。
（2）将步骤（1）制得的TiO2纳米管阵列为阴极，铂丝为阳极，放入由1g/L～2.5g/L硝酸银、7g/L～12g/L亚硫酸钠、2.5g/L～3.5 g/L磷酸二氢钠及2g/L～4 g/L柠檬酸钠组成的电解液中，在3V电压下超声沉积30秒，然后用去离子水冲洗其表面，晾干后得到Ag/TiO2纳米管阵列。
将Ag/TiO2纳米管阵列放入制糖废水中，用NaOH溶液将废水的pH值调节到12.4～13.2，经紫外灯（λ=253.7nm）照射25～30小时，实现对制糖废水的光催化降解的应用。
本发明与其它相关技术相比，最显著的特点是Ag/TiO2纳米管阵列制备工艺简便、无污染，并且成功地应用于光催化降解制糖废水，从而大大提高了处理制糖废水的效率，降低了相关成本及处理时间。
具体实施方式
实施例1：
（1）采用尺寸为1cm×5cm×1mm的钛片作为基底利用阳极氧化法在其表面制备出均匀有序的TiO2纳米管阵列；将其冲洗、晾干后放入马弗炉中，在500℃下煅烧2小时，冷却至室温取出。
（2）将步骤（1）制得的TiO2纳米管阵列为阴极，铂丝为阳极，放入由1g/L硝酸银、8g/L亚硫酸钠、2.5g/L磷酸二氢钠及2g/L柠檬酸钠组成的电解液中，在3V电压下超声沉积30秒，然后用去离子水冲洗其表面，自然晾干后得到Ag/TiO2纳米管阵列；将其放入25mL制糖废水中，用NaOH溶液将废水的pH值调节到12.4，经紫外灯（λ=253.7nm）照射25小时，COD降解率达到76.95%。光照30小时，COD降解率达到81.26%。
实施例2：
（1）采用尺寸为1cm×5cm×1mm的钛片作为基底利用阳极氧化法在其表面制备出均匀有序的TiO2纳米管阵列；将其冲洗、晾干后放入马弗炉中，在500℃下煅烧2小时，冷却至室温取出。
（2）将步骤（1）制得的TiO2纳米管阵列为阴极，铂丝为阳极，放入由2g/L硝酸银、11g/L亚硫酸钠、3.5g/L磷酸二氢钠及3.5g/L柠檬酸钠组成的电解液中，在3V电压下超声沉积30秒，然后用去离子水冲洗其表面，自然晾干后得到Ag/TiO2纳米管阵列；将其放入25mL制糖废水中，用NaOH溶液将废水的pH值调节到12.8，经紫外灯（λ=253.7nm）照射25小时，COD降解率达到78.37%。光照30小时，COD降解率达到84.82%。
实施例3：
（1）采用尺寸为1cm×5cm×1mm的钛片作为基底，利用阳极氧化法在其表面制备出均匀有序的TiO2纳米管阵列；将其冲洗、晾干后放入马弗炉中，在500℃下煅烧2小时，冷却至室温取出。
（2）将步骤（1）制得的TiO2纳米管阵列为阴极，铂丝为阳极，放入由1.5g/L硝酸银、10g/L亚硫酸钠、3g/L磷酸二氢钠及3g/L柠檬酸钠组成的电解液中，在3V电压下超声沉积30秒，然后用去离子水冲洗其表面，自然晾干后得到Ag/TiO2纳米管阵列；将其放入25mL制糖废水中，用NaOH溶液将废水的pH值调节到13.2，经紫外灯（λ=253.7nm）照射25小时，COD降解率达到83.91%。光照30小时，COD降解率达到89.26%。

Claims (1)

1.一种Ag/TiO2纳米管阵列光催化降解制糖废水的应用，其特征在于将Ag/TiO2纳米管阵列放入制糖废水中，用NaOH溶液将废水的pH值调节到12.4～13.2，经波长为253.7nm紫外灯照射25～30小时，实现对制糖废水的光催化降解的应用；
所述Ag/TiO2纳米管阵列的制备方法步骤为：
（1）以钛片为基底利用阳极氧化法在其表面制备出TiO2纳米管阵列，然后将其从电解液中取出，用大量的去离子水冲洗；待其自然干燥后放入马弗炉中，在500℃下煅烧2小时，冷却至室温得TiO2纳米管阵列；
（2）将步骤（1）制得的TiO2纳米管阵列为阴极，铂丝为阳极，放入由1g/L～2.5g/L硝酸银、7g/L～12g/L亚硫酸钠、2.5g/L～3.5 g/L磷酸二氢钠及2g/L～4 g/L柠檬酸钠组成的电解液中，在3V电压下超声沉积30秒，然后用去离子水冲洗其表面，晾干后得到Ag/TiO2纳米管阵列。
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