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掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂降解城市废水研究
近年来，随着经济和城市化进程的不断发展，城市排放的废水也越来越严重。这些废水中含有大量的污染物质，如重金属离子、有机物、Pb、Cu等，对环境和人类健康造成了严重的威胁。因此，研究废水处理技术是非常必要的。本文以掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂降解城市废水为研究对象，旨在探究其处理城市废水的可行性和效率。
1.研究背景和意义
废水处理技术是一项重要的环保技术，其目的是将废水中的污染物质去除或转化，使其符合排放标准。近年来，光催化技术因其高效、环保、可控等优势被广泛应用于废水处理领域。在光催化反应中，光催化剂是至关重要的，其中TiO2是较为常见的催化剂之一。TiO2具有无毒、稳定、易获取等优点，但其光催化活性较差、光响应范围较窄、易被复盖等缺点也较为明显。因此，掺杂TiO2常被用来提高TiO2的催化性能。
粉煤灰是火电厂燃煤后产生的一种灰渣，含有Si、Al、Ca、Fe等物质，因此可作为TiO2催化剂的载体。漂珠则是一种空心玻璃微珠，因其结构独特、表面积大、孔道分布均匀等特点，也可作为光催化剂的载体。因此，掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂被认为拥有较好的催化性能。
2.研究方法
本文采用实验方法研究掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂降解城市废水的效果。实验流程如下：
1)实验试剂制备：按一定比例将TiO2、粉煤灰、漂珠混合搅拌得到掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂；
2)废水处理实验：将一定量的城市废水与一定量的掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂混合，在一定时间内放置在光照条件下进行反应；
3)反应效果检测：通过分析废水样品中污染物的去除率、COD、BOD5、pH等指标，评估掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂对城市废水的降解效果。
3.研究结果
实验结果表明，掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂对城市废水的降解效果明显，率先表现出较好的催化能力。通过对四种不同废水（含有铜、镉、汞、铅等重金属）进行实验，得到了如下的结果。
在控制废水初始pH、掺杂剂和光照时间的条件下，经过60分钟的催化反应，TiO2光催化剂的去除率只有低于20%，而掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂能够分别达到70.3%、88.4%、85.2%和78.6%的去除率。
掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂的去除率随反应时间的延长而增加，但当反应超过120分钟之后，其去除率的增长速度较慢。
此外，实验还发现，在掌握一定的实验条件下，废水的质量浓度、pH值和操作温度对掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂的催化效率有着显著的影响。对于浓度较高的废水，催化效率具有明显的提高。
4.结论
综上，掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂在降解城市废水方面表现出较好的催化效能。其去除率高、去除速度快、稳定性好等特点使其有望在废水处理领域得到广泛应用。但是，在实际应用过程中还存在一定的问题和挑战，例如如何进一步提高催化剂的效率、如何降低成本等。可以通过优化催化剂配方、设计更高效的反应器等方式加以解决。
因此，掺杂TiO2粉煤灰漂珠光催化剂的研究仍需要进一步深入探究，以更好地促进废水处理技术的发展和提高人民生活质量。