基于二氧化钛光催化剂技术的鱼粉废气净化设备研制

【摘要】鱼粉富含高品质和必需的营养物质（蛋白质）、均衡的氨基酸、必需的脂肪酸以及能量成份，是绝大部分水产养殖和畜牧养殖饲料中不可或缺的组成部分。目前主要应用在水产养殖业、家畜饲养和人类保健方面。然而鱼粉在加工过程中产生大量的废气，污染了环境，也影响人们的生活和身心健康。纳米二氧化钛（TiO2）光催化剂具有光催化活性高、光化学稳定性好、安全无毒，成本低等一系列优异性能，在许多领域得到了很多应用，尤其在净化环境方面展现出良好的应用前景，是一种很具潜力的光催化剂。因此，基于TiO2光催化剂技术对鱼粉废气净化设备进行研究具有重要的意义。本文主要对鱼粉废气降解设备关键技术–大面积（大于10cm×10cm）Ti/TiO2纳米管阵列光催化网（薄板）的电化学阳极氧化法制备工艺进行了研究，并用SEM、XRD及UV-Vis紫外可见漫反射吸收光谱等对Ti/TiO2纳米管阵列光催化网进行了形貌、结构和紫外光吸收性能进行了表征；采用电化学工作站对Ti/TiO2纳米管阵列电极进行电流-电压曲线及光电压响应曲线等光电性能的测试；以10mg/L甲基橙溶液作为目标降解物，高压汞灯作为光源，照射1h，进行了Ti/TiO2纳米管阵列光催化降解试验；设计了二氧化钛光催化鱼粉废气净化装置，并测试了该装置降解鱼粉废气的性能。研究获得了以下结果：（1）获得了电化学阳极氧化制备大面积（10cm×10cm）Ti/TiO2纳米管阵列光催化剂工艺：钛网作为阳极，另一相同面积的钛网作为阴极，直流电压为20V，电解液为NH4F:H2O:C3H8O3为1:20:79wt%，室温下阳极氧化时间通常为45分钟，热处理温度为500℃，热处理时间是2h。（2）工作电压为20V下制备的Ti/TiO2纳米管阵列结构整齐，孔径50nm左右，具有很大的吸附表面积；Ti/TiO2纳米管阵列由锐钛矿和金红石混合相组成，但锐钛矿为主晶相；Ti/TiO2纳米管阵列的吸收边为385nm，可吸收波长385nm以下的紫外光；对光电性能进行测定表明：20V下制备的Ti/TiO2纳米管阵列光催化剂在紫外光照射下产生很好的光电效应，电流迅速提高到达–0.034mA，扫描电压达到0.5V（vs.SCE）处，光电流可达到1.3mA/cm2。（3）对目标降解物甲基橙的降解效果研究表明，电压为20V时制备的Ti/TiO2纳米管阵列光催化剂降解甲基橙的速度最快，2小时内降解率达到95%。（4）利用设计的降解装置对鱼粉废气的降解性能进行测试表明：在紫外灯照射下，流量为100ml/min鱼粉废气经过Ti/TiO2网时，可以起到降解效果，而且降解效果随着TiO2网的数量增加而更好。
【作者】杨花；
【导师】王春涛；
【作者基本信息】浙江海洋学院，农业机械化（专业学位），2014，硕士
【关键词】二氧化钛网；光催化剂；阳极氧化；鱼粉废气；净化设备；

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