随着纺织工业的迅速发展,印染废水给环境带来的污染也日益加大,对染料废水的脱色、降解已成为世界性的热点。其中,二氧化钛因为其较高的光催化活性、良好的化学稳定性和热稳定性、无二次污染、无刺激性、安全无毒、方便易得等特点,成为当前最具有开发前景的绿色环保催化剂之一。在常温下以钛酸四正丁酯为前驱体,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂制备含有锐钛矿晶体、具有优良光催化活性的纳米TiO₂溶胶。主要研究了TiO₂溶胶的制备工艺、光催化工艺、添加剂掺杂及TiO₂溶胶的性能,并将溶胶应用于工业印染废水的降解,通过实验及理论分析探讨了染料的降解机理。在探讨TiO₂溶胶制备工艺方面,考察了水的用量、pH值、陈化温度和陈化时间对TiO₂溶胶光催化亚甲基蓝溶液的影响。结果表明,水与钛酸丁酯的摩尔比为200:1时,pH值为1,20℃下陈化7d的溶胶具有较好的光催化活性,在紫外光下催化亚甲基蓝,降解率几乎达到100%。在研究光催化工艺方面,探讨了光照时间、染料初始浓度、染料初始pH值、溶胶用量和染料结构对TiO₂溶胶光催化性能的影响。结果表明,染料初始浓度为0.20g/L时,pH值在酸性或弱碱性条件下,溶胶用量为10mL时,紫外光照80min后亚甲基蓝完全脱色。对不同结构染料的光催化脱色的结果表明,不同结构染料的降解速率顺序大致为:半菁型>偶氮型>蒽醌型。将Fe³⁺、H2O₂添加到TiO₂溶胶中,与纯TiO₂溶胶光催化处理亚甲基蓝进行了对比实验,结果证明,添加0.001%的Fe³⁺后TiO₂溶胶光催化活性有所提高;当H₂O₂添加浓度为0.03%时,可以有效促进光催化反应,当添加浓度增大时,对光催化反应的促进效果减弱。将TiO₂溶胶用于活性染料染色废水的降解,水样的脱色率达到86.5%,COD去除率达到78.4%,TOC的去除率达到70.5%。制备的TiO₂溶胶平均粒径约为18.04nm,为锐钛矿晶体;TiO₂溶胶在紫外光和可见光下对染料均具有光催化脱色作用。反应动力学研究表明,TiO₂溶胶光催化亚甲基蓝的反应过程,可以分为打散亚甲基蓝分子聚集体和破坏亚甲基蓝分子结构两个阶段:第一阶段为速度较慢的一级反应;第二阶段为速度较快的复杂反应。对纳米TiO₂在紫外光激发下对亚甲基蓝的光催化降解机理进行了初步研究,通过红外、紫外-可见光谱等分析手段及理论分析亚甲基蓝的反应过程,初步推导出了亚甲基蓝光催化反应的历程为首先是亚甲基蓝分子发色基团被破坏,形成了色度较低的有机中间产物,然后是中间产物的逐渐降解直至完全转化为小分子物质。