РЕФЕРАТ 2
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Структура и свойства TiO2 7
1.2 Способы получения фотокатализаторов оксида титана
1.2.1 Получение фотокатализаторов, с распределенными
фотокаталитическими частицами по объему 9
1.2.2 Получение фотокатализаторов на носителях 27
1.3 Фотокатализ 40
1.3.1 Механизм фотокатализа 43
1.3.2 Условия гетерогенного фотокатализа 46
1.3.3 Возможности повышения эффективности фотокатализаторов47
1.3.4 Реакторы для проведения фотокатализа 53
1.3.5 Методы исследования фотокаталитических свойствматериалов ... 58
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Оборудование и реактивы 64
2.2 Практическая часть
2.2.1 Получение нанодисперсного TiO2/SiO2 66
2.2.2 Получение гранул фотокатализатора TiO2/SiO2 67
2.2.3 Определение фотокаталитической активности 68
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 80
Глобальные изменения, вызванные быстрым экономическим развитием, способствуют необратимым изменениям окружающей среды, поэтому ее защита стала общемировой задачей. В очистке сточные вод предприятий можно использовать фотокатализ как недорогой, эффективный метод деструкции трудноокисляемых органических загрязнений.
Фотокаталитическая система представляет собой химический процесс с низким воздействием на окружающую среду и, как ожидается, будет широко использоваться для очистки воздуха и загрязненной воды. Ожидается, что для эффективного использования солнечной энергии будут разработаны фотокатализаторы, индуцированные видимым светом.Диоксид титана и его производные, такие как титанат, является наиболее широко исследованным, благодаря высокой фотоактивности, низкой стоимости, низкой токсичности и хорошей химической и термической стабильности[1, 2].
Хорошо известно, что фотокаталитическая активность тесно связана с кристалличностью, фазовым составом, удельной площадью поверхности, микроструктурой и морфологией полученных порошков. Поэтому нужно подобрать оптимальный способ получения фотокатализатора и методы его исследования.
В данной работе проведено исследование фотокаталитических свойств композитных материалов TiO2/SiO2, их сравнение и расчет необходимого количества фотокатализатора для эффективного разрушения красителей метилового оранжевого, метиленового синего и метилового фиолетового.
Цель -найти оптимальное количество фотокаталитически активных частиц в гранулах композитного фотокатализатора.
Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Изучить влияние фотокаталитической активности
нанодисперсногоТЮ2^Ю2 на разложение трудноокисляемых загрязнений на примере метилового оранжевого, метиленового синего и метилового фиолетового.
2. Изучить влияние фотокаталитической активности композитного фотокатализатора TiO2/SiO2 в инертном носителе из силикагеля на разложение трудноокисляемых загрязнений на примере красителей метилового оранжевого, метиленового синего и метилового фиолетового.
3. Выявить особенности разложения метилового оранжевого,
метиленового синего и метилового фиолетового.
4. Сравнитьфотокаталитические активности гранулированного
композитного катализатораТЮ2^Ю2на инертном носителе из силикагеля и порошкообразного TiO2/SiO2. Выявить преимущества и недостатки. Рассчитать оптимальную дозу фотокатализатора.
Таким образом, в ходе проведённого исследования композитных материалов на основе оксидов Si/Ti установлено следующее:
1. Порошкообразный фотокатализатор на основе оксидовП/Si показал высокую эффективность в разложении трудноокисляемых загрязнений. Достаточно 60 минут для разрушения метилового фиолетового более чем на 90%, а для метиленового синего и метилового оранжевого - 75 минут.
2. Гранулы композитного фотокатализатора TiO2/SiO2 показали высокую эффективность в окислении красителей. Для метилового фиолетового наблюдалось практически линейное уменьшение концентрации трудноокисляемых соединений от времени. Для разложения метилового оранжевого недостаточно 120 минут, требуется более длительное воздействие света и фотокатализатора.
3. Метиловый оранжевый будет разрушаться до простых веществ преимущественно в кислой среде. Деструкция метилового фиолетового наиболее выражена в сравнении с другими красителями. Метиленовый синий наименее эффективно окисляется в фотокаталитической реакции. Полученные данные совпадают с рассчитанными константами реакций.
4. Композитный фотокатализатор в виде гранул незначительно хуже
окисляет красители в сравнении с порошкообразным TiO2/SiO2. Но перед каждым отбором пробы с нанодисперсным TiO2/SiO2 из реактора требовалось центрифугировать раствор, что значительно усложняет процесс разрушения. В эксперименте, проведенном с гранулами - раствор оставался прозрачным.Рассчитанная доза гранулированного композитного
фотокатализатора для эффективного удаления трудноокисляемых загрязнений из воды составляет 8,2 г.
