Pb掺杂尾煤基纳米TiO2的制备及光催化降解PAM废水的研究

Pb掺杂尾煤基纳米TiO2的制备及光催化降解PAM废水的研究

X703; 聚丙烯酰胺(PAM)作为一种高效絮凝剂被广泛应用于水处理过程,残留PAM解聚生成的丙烯酰胺单体(AM)已被列为ⅡA类致癌物,对其处理迫在眉睫.选用浮选尾煤(TC)为原料,通过碱激发制备出改性尾煤基体,采用水热法将纳米TiO2 负载到改性尾煤基体,制备了尾煤基纳米TiO2 复合材料(TiO2/TC)和Pb掺杂尾煤基纳米TiO2 复合材料(Pb-TiO2/TC).以PAM为目标污染物分析了TC、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的光催化降解性能,通过XRD、SEM、UV-vis和BET对样品进行表征,结合高效液相色谱-质谱联用技术对降解产物的分析与研究,探究了PAM的降...

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Published in:煤炭科学技术 Vol. 51; no. 6; pp. 257 - 264
Main Authors: 邢慧娟, 樊玉萍, 马晓敏, 董宪姝, 侯金瑛, 郭嘉奇, 裴伟伟
Format: Journal Article
Language:Chinese
Published: 太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024 01-06-2023
Subjects:
絮凝剂
二氧化钛
聚丙烯酰胺
尾煤
高比表面积
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Summary:X703; 聚丙烯酰胺(PAM)作为一种高效絮凝剂被广泛应用于水处理过程,残留PAM解聚生成的丙烯酰胺单体(AM)已被列为ⅡA类致癌物,对其处理迫在眉睫.选用浮选尾煤(TC)为原料,通过碱激发制备出改性尾煤基体,采用水热法将纳米TiO2 负载到改性尾煤基体,制备了尾煤基纳米TiO2 复合材料(TiO2/TC)和Pb掺杂尾煤基纳米TiO2 复合材料(Pb-TiO2/TC).以PAM为目标污染物分析了TC、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的光催化降解性能,通过XRD、SEM、UV-vis和BET对样品进行表征,结合高效液相色谱-质谱联用技术对降解产物的分析与研究,探究了PAM的降解机理.研究结果表明:TC呈不规则状态,表面较为粗糙;TiO2/TC的表面疏松,孔隙结构明显,细管状TiO2 均匀包覆在改性尾煤基体表面;Pb-TiO2/TC的结构更加蓬松,改性尾煤基体负载着更多的细管状TiO2.TiO2/TC的禁带宽度为 3.16 eV,Pb2+掺杂使Pb-TiO2/TC的禁带宽度减小到 3.08 eV.TiO2 的比表面积为286.66 m2/g,TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的比表面积分别为360.33 m2/g和358.54 m2/g,较高的比表面积为反应提供更多活性位点,产生的吸附-催化协同效应显著提升光催化效率.TC和改性尾煤基体对PAM的降解效率分别为 3.39％和 4.68％,TiO2 负载后的TiO2/TC和Pb-TiO2/TC对聚丙烯酰胺的降解率提升至 38.92％和 63.87％,经过 5次循环使用后TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的光催化性能基本保持不变.PAM的降解过程中大分子PAM断链变成小分子量PAM分子,进一步氧化分解为NO3-、丙烯酸、乙酰胺和乙酸等.
ISSN:0253-2336
DOI:10.13199/j.cnki.cst.2022-0136