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摘 要

在多个行业的工业生产中都会用到各种各样含铬的化工原料，这些化工原料导致了大量的含铬废水的产生，并且这些含铬废水中的六价铬含量已经超出规定的标准。六价铬对自然环境和人体有很大的危害，人如果误服六价铬含量超过0.1mg/L的水就会导致重金属中毒，此外六价铬还会导致各种各样的癌症。传统的六价铬处理方法成本高，且处理效果不是很理想。

本文拟采用光催化法处理含铬废水，常用于光催化处理废水的二氧化钛的价带与导带之间的带隙较宽，在可见光下几乎没有任何催化作用，而且光催化时产生的光生电子容易再次越过带隙，从导带回到价带的空穴上，TiO₂也难以回收，提高了材料的浪费和成本。所以本文以具有磁性的四氧化三铁为核心载体，通过溶胶-凝胶法在表面复合二氧化钛和氧化铜来制备一种Fe₃O₄/TiO₂/CuO复合材料，使其易于回收，并且减小光催化时TiO₂的带隙，以提高可见光利用率。本文主要考察了Fe₃O₄/TiO₂/CuO复合材料在光催化下对水中六价铬去除的影响。

关键词：Fe₃O₄/TiO₂/CuO复合材料 光催化 六价铬去除

The preparation of Fe₃O₄/TiO₂/CuO composite and its photocatalytic effect on hexavalent chromium removal in water

Abstract

A variety of chromium-containing chemical materials are used in industrial production in a number of industries, resulting in the production of a large number of chromium-containing wastewater and the hexavalent chromium content in these chromium-containing wastewater has exceeded the prescribed standards. If people take water with hexavalent chromium content more than 0.1 mg/L by mistake, it will lead to heavy metal poisoning. Hexavalent chromium will lead to a variety of cancers. The traditional hexavalent chromium treatment method is expensive and the treatment effect is not very ideal.

In this paper, photocatalytic treatment of chromium-containing wastewater is proposed. The band gap between the valence band and the conduction band of titanium dioxide, which is often used for photocatalytic treatment of wastewater, is wide, and there is almost no catalytic effect under visible light. Moreover, the photogenerated electrons produced in photocatalysis are easy to cross the band gap again, return from the conduction band to the holes in the valence band, and the TiO₂ is also difficult to recover, which increases the waste and cost of materials. Therefore, in this paper, the magnetic iron trioxide as the core carrier, through sol-gel method in the surface composite titanium dioxide and copper oxide to prepare a Fe₃O₄/TiO₂/CuO composite, so that it is easy to recover, and reduce the T of photocatalysis TiO2 band gap to improve the visible light utilization. Here we mainly investigate the effect of Fe₃O₄/TiO₂/CuO composites on hexavalent chromium removal in water under photocatalysis.

Keywords:Fe₃O₄/TiO₂/CuO composite; Photocatalytic; Hexavalent chromium removal

目 录

摘要 I

Abstract II

目录 I

第一章 绪论 1

1.1 含铬废水的处理 1

1.1.1 含铬废水的危害 1

1.1.2 传统的处理含铬废水的方法 1

1.2 光催化法 3

1.2.1 光催化材料 3

1.2.2 光催化材料的原理 3

1.2.3 光催化法处理含六价铬废水 4

1.2.4 光催化法的优点和缺点^[14] 5

1.3 复合材料 6

1.3.1 复合材料的定义 6

1.3.2 TiO₂/Fe₃O₄/CuO复合材料 6

1.4 本实验的目的 7

第二章 实验部分 8

2.1 实验器材与材料 8

2.2 金属氧化物单体的制备 9

2.2.1 四氧化三铁单体的制备 9

2.2.2 氧化铜单体的制备 10

2.3 TiO₂/Fe₃O₄/CuO复合材料的制备 10

2.4 TiO₂/Fe₃O₄/CuO复合材料光催化还原六价铬标液 11

2.4.1六价铬标准溶液的配置 11

2.4.2 TiO₂/Fe₃O₄/CuO复合材料光催化还原六价铬标液 11

2.5 水中六价铬含量的测定 12

2.5.1 实验材料准备 12

2.5.2 空白实验 13

2.5.3 样品的测定 13

2.5.4 铬标准曲线的绘制 13

2.6 六价铬含量的标准曲线 13

第三章 结果与讨论 15

3.1 不同复合材料投加量对水中六价铬去除的影响 15

3.2 甲醇投加量 16

3.3 光催化时间 18

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

第一章 绪论

1.1 含铬废水的处理

1.1.1 含铬废水的危害

在多个行业的工业生产中都会用到各种各样含铬的化工原料，这些化工原料导致了大量的含铬废水的产生，并且这些含铬废水中的六价铬含量已经超出规定的标准。六价铬对自然环境和人体有很大的危害，人如果误服六价铬含量超过0.1 mg/L的水就会导致重金属中毒，此外六价铬还会导致各种各样的癌症。在含铬废水中，铬主要以六价形态存在，在自然界中不存在简单的六价铬离子，六价铬主要以Cr₂O₇^2-或CrO₄^2-的形式存在，二者在不同pH条件下可以相互转化，在铬酸盐溶液中加入酸，铬酸根变为重铬酸根，溶液由黄色变为橙色；在重铬酸根溶液加入碱，重铬酸根变为铬酸根，溶液由橙色变为黄色。

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