CN103055855B - 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 PDFInfo
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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
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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