球磨法制备Y3+/TiO2光催化剂及处理海水养殖废水

采用机械球磨法制备Y3+修饰TiO2光催化剂，利用紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等对其进行表征，在紫外光下，以亚甲基蓝（MB）为去除物来考察催化剂活性并优化球磨工艺。将最佳条件下制得的Y3+/TiO2光催化剂负载于不同半径的塑料浮球上，分别在紫外光和模拟太阳光照射下处理海水养虾废水，通过CODCr（chemical oxygen demand）及三维荧光观察有机物含量变化。结果表明，当Y3+的物质的量分数为2%，球磨时间4 h，球料质量比4：1，转速为500 r·min-1时，MB光催化降解反应速率常数可达0.111 3 min-1，是纯TiO2的4.2倍。由UV-Vis DRS、XPS、N2吸附-脱附、XRD、SEM等表征结果显示，2% Y3+/TiO2样品的禁带宽度降低至3.05 eV，光吸收发生红移，并产生可见光响应，表面吸附氧含量明显增加，比表面积增大到104 m2·g-1。采用纯TiO2及2% Y3+/TiO2为光催化剂处理养虾废水，在可见光和紫外光下CODCr的去除率分别为14.7%和18.8%、26.9%和37.5%。考察3种直径分别为1、2、3 cm负载Y3+/TiO2浮球的光催化效果，显示直径为2 cm浮球效果最佳，CODCr去除率可达38.5%