不同光源对光催化降解亚甲基蓝的影响

纳米氧化锌紫外光解水体中的亚甲基蓝孙强强【摘要】ZnO nanoparticles produced by the leaching residue of a certain lead-zinc tailings in Shang luo were used as the photocatalyst, the degradation of methylene blue in water was researched and the technological conditions of degrading were optimized. The process and property of photocatalytic degradation of trace methylene blue in the wastewater were discussed. Results showed that the degradation rate of methylene blue is up to 99.72% by UV irradiation time for 2.5 h,when the pepared ZnO mass of 1.0 g is as the photocatalyst.The process of the degradation of methylene blue was speculated that the active hydroxyl radical first oxidized sulfhydryl as the chromophoric group into sulfonyl group, and then the decolorizing reaction was finished.%以商洛某铅锌尾矿库的铅锌冶金炉窑渣制得的纳米ZnO为光催化剂，研究了其对水体中亚甲基蓝（MB）的光催化降解作用，探讨了紫外降解废水中亚甲基蓝的过程与性质，并对紫外降解工艺进行优化。

光催化降解亚甲基蓝产物1.引言1.1 概述亚甲基蓝（Methylene Blue，MB）是一种常见的有机染料，广泛应用于医药、纺织、印刷等工业领域。

然而，亚甲基蓝的大量排放对环境和人体健康都造成了不可忽视的威胁。

因此，寻找一种环境友好且高效的降解亚甲基蓝的方法显得尤为重要。

在过去的几十年里，科学家们提出了多种降解亚甲基蓝的方法，包括生物降解、化学氧化降解和光催化降解。

其中光催化降解作为一种绿色、可持续的方法，备受关注。

光催化降解亚甲基蓝利用半导体材料在紫外光照射下产生电子-空穴对，并利用这些电子-空穴对将亚甲基蓝分解为无害的产物。

典型的半导体材料包括二氧化钛（TiO2）、锌氧化物（ZnO）等。

光催化降解亚甲基蓝的过程可分为吸附、光解和降解三个阶段。

首先，亚甲基蓝分子通过物理吸附或化学吸附方式吸附到半导体材料表面；接着，在紫外光的激发下，半导体材料中产生出电子-空穴对；最后，电子和空穴在界面上发生氧化还原反应，降解亚甲基蓝分子，并最终生成无害的氧化产物。

与传统的方法相比，光催化降解亚甲基蓝具有多种优势。

首先，光催化降解过程不需要添加昂贵的氧化剂，无需高温高压条件，降低了工艺的成本。

其次，光催化降解是一种非选择性的过程，能够同时降解多种有机污染物，具有广泛的应用前景。

此外，光催化降解还能够对水体进行氧化消毒，从而达到净化水质的目的。

然而，目前光催化降解亚甲基蓝的效率还不够高，降解产物也不够彻底，其在实际应用中仍存在一些挑战。

因此，进一步研究光催化降解亚甲基蓝的方法和机理，提高降解效率和产物选择性，具有重要的科学意义和应用价值。

本文将围绕光催化降解亚甲基蓝展开深入研究，重点讨论其降解原理、方法以及优化策略。

通过对现有研究的总结和分析，希望能够为实现高效、环保的亚甲基蓝降解方法提供参考和借鉴，为解决水体污染问题做出一定的贡献。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应包括对整篇文章的组织框架进行介绍，以及各章节的主要内容概述。

球形花状结构氧化锡光催化降解亚甲基蓝刘斌;杜燕萍;常薇;郁翠华;杨合情【摘要】为了研究SnO2对亚甲基蓝的光催化降解性能,以SnCl4·5H2O为原料,通过水热法,在200℃下反应24h,制备出直径范围为1.7μm～2.0μm球形花状结构SnO2.考察催化剂用量、光照时间及pH值对光催化降解亚甲基蓝性能的影响.结果表明,球形花状结构SnO2对亚甲基蓝溶液具有良好的光催化性能,催化剂的最佳加入量是1.25mg/mL,在最佳加入量下,紫外光照射时间超过30min时,亚甲基蓝溶液降解率达到96.3％;且随着溶液pH值的增加,亚甲基蓝溶液降解率逐渐增加,光催化反应更加完全.【期刊名称】《纺织高校基础科学学报》【年(卷),期】2015(028)003【总页数】5页(P343-347)【关键词】氧化锡;球形花状结构;光催化;亚甲基蓝【作者】刘斌;杜燕萍;常薇;郁翠华;杨合情【作者单位】西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048;陕西师范大学材料科学与工程学院,陕西西安710062;西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048;陕西师范大学材料科学与工程学院,陕西西安710062【正文语种】中文【中图分类】O643金属氧化物,如二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)等,由于其独特的物理和化学性能,近年来备受关注[1-2]．SnO2是一种重要的n-型半导体材料,其带隙宽度为3.6eV,由于其独特的光学、电学和化学性质,在锂离子电池、染料敏化太阳能电池、气敏传感器、光催化及透明电极等领域具有广泛地应用[3]．这些器件的性能在很大程度上取决于SnO2纳米结构单元的尺寸、形貌及其组装形成的纳米结构．因此,不同尺寸和形貌的SnO2的制备成为研究热点.目前为止,研究人员已经通过多种方法,如化学气相沉积、热蒸发法、水热法、微波法和溶胶凝胶法,制备了SnO2纳米粒子、纳米棒、纳米带、纳米片、纳米管、纳米线、纳米花、空心球等纳米结构,并对这些纳米结构的物理及化学性能进行了测试[4-11]．SnO2纳米管[8]和空心球[11]已经被应用于制造锂离子电池的负极,测试发现,这些SnO2纳米结构具有较高的储锂容量和良好的电循环性能．此外,SnO2纳米带、纳米线、纳米粒子、纳米棒和纳米管等纳米结构已经被用于构筑各种气体传感器,并被广泛应用于乙醇、一氧化碳、氢气、二氧化氮、2-丙醇等气体和液体的测定[12-16]．结果表明,这些具有不同纳米结构的SnO2传感器比SnO2粉末具有更高的灵敏度．文献[17-18]研究了SnO2纳米棒和纳米花对罗丹明B降解的光催化能力,结果发现,SnO2纳米棒[17]和纳米花[18]对罗丹明B降解的催化性能高于SnO2纳米颗粒．然而,有关球形花状纳米结构SnO2光催化降解亚甲基蓝的研究至今未见报道．本文通过水热法制备球形花状纳米结构SnO2光催化剂,以亚甲基蓝溶液为研究对象,讨论催化剂的用量、光照时间及pH值对球形花状纳米SnO2光催化性能的影响．1.1 试剂与仪器(1) 试剂四氯化锡(SnCl4·5H2O,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司),氢氧化钠(NaOH,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司),聚乙烯吡咯烷酮(PVP, Mr=30000,分析纯,国药集团化学试剂有限公司),亚甲基蓝(分析纯，北京化工厂),二次蒸馏水．(2)仪器 IKA RO10型磁力搅拌器(广州仪科实验室技术有限公司),DHA-9246A型电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司),AL-204型电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公司),TGL-16G型台式高速离心机(上海安亭科学仪器厂),UV-2450型紫外可见分光光度计(日本岛津公司)，BL-GHX-V型光化学反应仪(西安比朗生物科技有限公司)．1.2 方法(1) 球形花状结构SnO2的制备根据文献[19],称取0.500g SnCl4·5H2O于50 mL 烧杯中,再向其中依次加入2mL, 6M NaOH,0.5g PVP和13mL H2O,搅拌形成清亮溶液.将该溶液转入具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中,密封反应釜,在200℃下反应24h,然后自然冷却至室温,得白色成淀.离心后分别用去离子水和无水乙醇依次洗涤3次,室温下,最终得到白色粉末状产物．(2) 光催化实验实验采用BL-GHX-V型光化学反应仪,光源是300W汞灯．首先,量取20mL,10mg/L的亚甲基蓝溶液于体积为50mL的石英试管中,再称取不同量的SnO2样品分散到亚甲基蓝溶液中,于暗处震荡10min,使亚甲基蓝分子和半导体光催化剂表面建立起吸附脱附平衡,然后置于紫外灯管下,进行测试．由于溶液pH值不同，对亚甲基蓝的结构会产生不同的影响,为了仅考虑SnO2对亚甲基蓝的光催化降解性能,所以在光催化实验方法中没有控制溶液的pH．所有实验均在室温下进行,照射一定时间后取出,高速离心，将光催化剂与溶液进行分离,取上层清液用岛津UV-2450紫外可见分光光度计进行分析测定．(3) 降解率计算先用紫外可见分光光度计对亚甲基蓝进行全波段(190nm～800nm) 扫描,确定亚甲基蓝的最大吸收波长(664 nm),再用紫外可见分光光度计在此波长下测定清液的吸光度．由Lambert-Beer定律可知:A=εbc,式中b为光程，cm;c为质量浓度,g/L;ε为质量吸光系数,L/g·cm,亚甲基蓝溶液的降解率按照下面的公式进行计算:式中:η为亚甲基蓝溶液的降解率,%；C0为含有SnO2样品的亚甲基蓝溶液的初始浓度,g/L；C为含有SnO2样品的亚甲基蓝溶液光照不同时间后的实际浓度,g/L；A0为含有SnO2样品的亚甲基蓝溶液的初始吸光度；A为含有SnO2样品的亚甲基蓝溶液光照不同时间后的吸光度.2.1 SEM和XRD分析制备的球形花状结构SnO2的SEM和XRD图谱如图1所示．从图1(a)可看出,所制备的产物由大量的球形花状结构物质组成,其直径范围为1.7μm～2.0μm．由图1(b)可见,所有衍射峰均指向四方相SnO2(JCPDS卡号:41-1445)．此外,其衍射峰比较尖锐,说明该产物结晶性很高．除此之外,没有其他杂质峰出现, 说明所制备的产物为纯的四方相SnO2．2.2 亚甲基蓝溶液的吸收光谱分别测定未经紫外光照射的亚甲基蓝溶液,紫外光照射30min后的亚甲基蓝溶液和含有SnO2球形花状结构并经紫外光照射30min后的亚甲基蓝溶液的吸收光谱,其结果如图2所示．从图2可以看出,亚甲基蓝溶液的最大吸收波长为664nm(曲线Ⅰ),当紫外光照射30min后,其吸光度大约下降了12%(曲线Ⅱ),而含有SnO2球形花状结构的亚甲基蓝溶液,在紫外光照射30min后,其吸光度大约下降了96%(曲线Ⅲ)．由此可见,采用球形花状结构SnO2作为光催化剂可有效降解亚甲基蓝溶液．2.3 SnO2用量对降解率的影响在光催化反应中,催化剂的用量是非常重要的影响因素．在20mL,10mg/L的亚甲基蓝溶液中加入光催化剂SnO2,用300W汞灯照射,通过改变SnO2的加入量,探究紫外光照射30min后亚甲基蓝溶液的降解率,其结果如图3所示．由图3可知,随着SnO2用量的增加,亚甲基蓝溶液的降解率逐渐增加．但当加入量至25mg后,亚甲基蓝溶液的降解率增加缓慢,不再有明显的提高.故SnO2最佳用量为25mg．2.4 光照时间对降解率的影响在其他反应条件固定不变的情况下,在20mL亚甲基蓝溶液中加入25mg 光催化剂SnO2,研究不同紫外光照射时间下亚甲基蓝溶液的降解率,其结果如图4所示．由图4 可知,随光照时间的延长,亚甲基蓝溶液的降解率不断升高,但是当光照时间超过30min后,降解率升高至最大值96.3%且增加缓慢,说明亚甲基蓝溶液基本降解完全．2.5 pH值对降解率的影响向7份,20mL亚甲基蓝溶液中分别加入25mg 光催化剂SnO2,用HCl和NaOH调节溶液pH值分别为1,3,5,7,9,11,13,用300W汞灯光照20min后,计算降解率,其结果如图5所示．由图5可见,随着溶液pH值的增加,亚甲基蓝溶液的降解率逐渐增加．由于SnO2受到紫外光照射后,会产生空穴,空穴可以和OH-反应生成羟基自由基(·OH),·OH具有很强的氧化性,可以使亚甲基蓝氧化褪色[20]．在酸性pH范围时,亚甲基蓝溶液的降解率增加缓慢,这是由于在酸性溶液中,OH-浓度较低,所产生的·OH的数目相对较小,所以降解率增加缓慢．当溶液由酸性过渡到碱性时,OH-增加很多,产生的·OH数目随之增加,所以在溶液pH=7的前后,亚甲基蓝溶液的降解率大幅增加,当溶液的pH值增加到11以后,亚甲基蓝溶液的降解率达91%,亚甲基蓝溶液基本降解完全．由于光照时间较短只有20min,所以其降解率低于光照30min的降解率．本文通过水热法制备了对亚甲基蓝具有良好光催化性能的球形花状结构SnO2,并考察了催化剂用量、光照时间及溶液pH值对其光催化性能的影响．结果表明,300W汞灯照射30min,SnO2最佳加入量1.25mg/mL；当紫外光照时间超过30 min时,亚甲基蓝溶液降解率达到了96.3%.当溶液pH由酸性变化到碱性时,亚甲基蓝溶液降解率大幅增加,降解更加完全．球形花状SnO2的制备方法操作方便、条件温和、设备简单,有望用于大规模生产,且可能应用于其他氧化物花状结构的制备,预计其在染料废水处理方面有一定的应用价值．当然,这种光催化剂的性能还没有与其他光催化剂进行比较,此外,这种光催化剂对不同染料的降解性能和降解机理还有待于进一步的研究．【相关文献】[1] 余花娃,樊慧庆,王晶,等.Co掺杂ZnO微/纳米纤维的制备及其光催化性能[J].纺织高校基础科学学报,2014,27(2):244-247.YU Huawa,FAN Huiqing,WANG Jing,et al.Preparation and photocatalytic characterization of Co-doped ZnO micro/nanofibers[J].Basic Sciences Journal of TextileUniversities,2014,27(2):244-247.[2] 王文静,郭晓玲,王志刚,等.纳米二氧化钛光催化净化酸性染料废水的研究[J].西安工程大学学报,2011,25(2):216-219.WANG Wenjing,GUO Xiaoling,WANG Zhigang,et al.Study of photocatalysis purification of acid dyeing wastewater with titania[J].Journal of Xi′an PolytechnicUniversity,2011,25(2):216-219.[3] WANG X,HAN X G,XIE S F.Controlled synthesis and enhanced catalytic and gas-sensing properties of tin dioxide nanoparticles with exposed high-energy facets[J].Chem Eur J,2012,18(8):2283-2289.[4] KRISHNAKUMAR T,JAYAPRAKASH R,PARTHIBAVARMAN M.Microwave-assisted synthesis and investigation of SnO2 nanoparticles[J].Mater Lett,2009,63(11):896-898. 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染料亚甲基蓝降解可能有两种途径：一是光催化二是光敏化。

有文献称光催化降解过程中亚甲基蓝溶液紫外最大吸收峰会蓝移，即一个个脱去甲基的过程。

(Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 140 (2001) 163–172)请问光敏化过程中其溶液紫外图是否也会出现最大吸收峰的蓝移现象？有哪位XDJM做过的，帮帮忙啦！注：其实我很怀疑文献说法的正确性，染料脱甲（烷）基过程通常是光敏化发生的基本过程，比如罗丹明B的光敏化降解过程就是逐个脱去乙基的过程。

光敏化是指可见光无法激发宽带半导体，而由染料激发电子到半导体价带上而起始氧化过程，这时染料会逐渐脱去烷基，从而在紫外吸收上发生蓝移。

光敏化拓展了二氧化钛之类的宽带半导体利用光的波长范围，光敏化降解能力较弱而光降解一般就指直接由光激发半导体产生电子空穴从而引发氧化过程你的文献上好像并没有说用二氧化钛降解MB是“光敏化”，如果在紫外光下也假设是光敏化的话，你将无法解释为什么它不能直接被激发而需要敏化；蓝移表示它开环比较困难，导致脱烷基的中间产物较多，不能由此就说它是光敏化就我所知好像很少用亚甲基蓝来敏化光降解的，也就是说，尽管结构上挺相似，它不如罗丹明B容易敏化，也许就是因为它很难开环吧:)我的意思是如果光敏化，那么将会有蓝移；但如果有蓝移，不能由此断定为光敏化。

光敏化至少应该是可见光的。

如果亚甲基蓝能够敏化，那么紫外吸收将蓝移，但不能反过来说。

文献中所说的蓝移是二氧化钛被激发产生导带电子价带空穴氧化MB而产生的脱烷基，而不是MB被激发后将电子转给导带产生的脱烷基。

这两者的来源是不同的。

尽管结果上是一样，但反过来假设将导致理论解释上的困难，即"如果在紫外光下也假设是光敏化的话，无法解释为什么它不能直接被激发而需要敏化"至于开环难易问题只是我做实验和看文献得来的一个印象，没有确切的证据证明它的普适性。

羟基氧化铁的制备及其光催化降解亚甲基蓝的机理作者：王家明娄亚娟邓德明余良敏来源：《工业技术创新》2019年第02期摘; ;要：采用前驱物陈化制备法和化学沉淀法制备羟基氧化铁（FeOOH），对FeOOH的物化性能进行表征，进而在不同光照条件和实验方法下对FeOOH光催化降解亚甲基蓝的机理进行研究。

研究发现：1）采用两种制备方法均可得到FeOOH，根据XRD物相表征和UV-Vis DRS表征，两者晶型分别为α-FeOOH和β-FeOOH，均能高效地利用波长为240～600 nm范围内的光，禁带宽度Eg均为2.2 eV左右，且前者比后者具有更好的光吸收度;2）FeOOH降解亚甲基蓝的效率在太阳光照射下最高，在模拟太阳光照射下次之，在紫外光照射下最低;3）乙醇淬灭实验和EDTA捕获光生空穴实验表明，在FeOOH光催化反应体系中有光生电子（e-）和空穴（h+）的产生，其中空穴起到了生成·HO的作用，而·HO可能是主要的活性物种，起到了氧化分解亚甲基蓝的作用。

关键词：羟基氧化铁;前驱物陈化制备法;光催化降解;亚甲基蓝;XRD物相表征中图分类号：X522; ; ; 文献标识码：A; ; ; 文章编号：2095-8412 （2019） 01-086-08工业技术创新 URL： http： //; ; DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2019.01.014引言自20世纪50年代起，学者们针对Fe（Ⅲ）盐的光化学性质做了大量的研究工作。

20世纪90年代后，又有研究者将注意力投向Fe（Ⅲ）络合物体系（如羟基氧化铁FeOOH）光催化降解有机污染物方向上[1-3]。

与TiO2相比，FeOOH更易受光阴极腐蚀，使铁矿物部分溶解为Fe（Ⅱ）进入溶液，稳定性欠佳，光量子效率也偏低[4]。

但是，FeOOH的禁带宽度为2.2 eV，比TiO2的3.2 eV窄;FeOOH的最大激发波长（光响应波长）为560 nm，处于可见光区，且相较TiO2的380 nm明显红移，因此FeOOH对太阳能的利用率更大[5]。

亚甲基蓝溶液的光催化脱色及降解
李芳柏;古国榜
【期刊名称】《环境污染与防治》
【年(卷),期】1999(012)006
【摘要】以高压汞灯为光源,在自制TiO2纳米粉末悬浮体系内,以亚甲基蓝溶液光催化降解脱色反应为模型,研究了其脱色降解动力学及其影响因素.研究表明,亚甲基蓝光催化反应动力学常数为4.53 μmol/L.min,吸附常数为33.55 L/mmol;随着pH值的上升以及H2O2的加入,其脱色降解速率明显加快.离子色谱分析表明,光照40 min后,亚甲基蓝部分分解为Cl-、NH+4、NO-3和SO2-4.
【总页数】4页(P1-4)
【作者】李芳柏;古国榜
【作者单位】华南理工大学应用化学系,广州,五山,510650;华南理工大学应用化学系,广州,五山,510650
【正文语种】中文
【中图分类】X7
【相关文献】
1.AgBr/Zn3(OH)2V2O7·2H2O可见光催化降解亚甲基蓝溶液 [J], 黄雪松;黄珍珍;曹江平;李雯欣;陈建林
2.SnWO4/g-C3N4复合光催化剂降解亚甲基蓝溶液 [J], 李雯欣;王洁;张彩;陈建林
3.光催化协同臭氧氧化降解亚甲基蓝溶液实验 [J], 陆泽伟;黄敏怡;刘国辉;谢智浩;
朱豪成;林洁丽
4.光催化协同臭氧氧化降解亚甲基蓝溶液实验 [J], 陆泽伟;黄敏怡;刘国辉;谢智浩;朱豪成;林洁丽
5.膨润土负载PbSnO_3光催化剂对亚甲基蓝溶液的脱色性能 [J], 王红军;汪朋方;任欣欣;张文博;方旭旭;杨术明
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wo3—zno复合膜光催化降解亚甲基蓝的研究摘要：采用溶胶-凝胶法制备WO3-ZnO复合膜，并用其对亚甲基蓝进行光降解，研究了复合膜的焙烧时间、光源、pH、溶液初始浓度及光照时间对亚甲基蓝降解率的影响。

结果表明，在35 mL pH 12.47、浓度为5 mg/L的亚甲基蓝溶液中放置焙烧2.0 h的WO3-ZnO复合膜，紫外光光照60 min后亚甲基蓝的降解率可达98.1%。

关键词：WO3-ZnO复合膜；亚甲基蓝；光降解中国有着大量的服装生产企业，一直是染料生产和消费大国。

而在服装的制造过程中，会产生大量的染料废水，如不经过净化处理就会对周边环境造成严重污染，不但严重威胁着人们的身体健康，也制约着当地经济的健康可持续发展[1]。

染料废水由于含有的污染物种类多样、用量大、毒性大、难降解等，一直是工业废水降解处理的难点。

目前，对染料废水的降解处理方法主要包括物理法、化学法、生物氧化法等，这些传统方法对染料废水的降解有一定的效果，但也存在着明显的不足和局限性。

物理法一般是将污水中的污染物进行相转移，但并没有彻底将污染物去除而易造成二次污染；化学法在将一种有毒污染物降解的同时一般还会产生一些有毒的副产物；生物降解法单独使用一般很难彻底降解废水中的污染物，一般要与物理化学降解方法结合使用。

近年来，光催化氧化法由于具有环保、能耗低等优点在废水处理领域成为研究的热点[2]。

半导体材料TiO2由于来源丰富、化学性质稳定、环保等优点而受到半导体光催化研究者的青睐[3，4]，是一种研究较为成熟的半导体催化剂，其缺点是光谱响应范围有限。

据报道，ZnO具有和TiO2较相似的禁带宽度，都属于宽带隙半导体材料，但较TiO2有着更高的光催化活性[5-7]，其缺点是表面激发产生的电子-空穴易复合而降低光催化效率。

提高ZnO光催化效率最有效的方法是利用两种半导体复合改变其能级结构，促进电子-空穴的分离，从而降低电子-空穴的复合几率。

石墨相氮化碳活化过二硫酸盐降解亚甲基蓝的研究王丽娟，王莹，李晓宁，江卜涛（河北工业大学土木与交通学院，天津300401）［摘要］以石墨相氮化碳（g-C3N4）为催化剂，在模拟日光条件下活化过二硫酸盐（PDS）降解阳离子染料亚甲基蓝（MB）。

结果表明：g-C3N4活化PDS能有效降解MB，且当n（PDS）∶n（MB）=20∶1、g-C3N4投加质量浓度为1.0g/L、120min时，MB降解率最高可达93.2%；初始pH及温度对MB的降解影响不大；自由基猝灭实验表明硫酸根自由基、羟基自由基、超氧自由基和光生电子空穴均为反应的活性物种，且反应主要发生在g-C3N4表面。

［关键词］石墨相氮化碳；过硫酸盐；染料废水［中图分类号］X703.1［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2019）03-0075-05Graphiti c carbon nitride（g-C3N4）activate d perdisulfate（PDS）for the degradation of methylene blue（MB）Wang Lijuan，Wang Ying，L i Xiaoning，Ji ang Butao（School of Civil Engineering and Transportation，Hebei University of Technology，Tianjin300401，China）Ab stract：Usi ng graphitic carbon nitride（g-C3N4）as catalyst，under simulated sunlight condition，perdi sulfate（P DS）has been activated，and cationic methylene blue（M B）degrade d.The results show that g-C3N4acti vated PDS can effec-tively degrade MB.When n（P DS）∶n（M B）=20∶1，g-C3N4dosage mass concentration1.0g/L，and reaction time120min，the highest MB degradation rate can reach93.2%.The influences of pH and temperature on MB degradation are sm-all.Free radical quenching experiments show that sulfate radicals，hydroxy l radicals，superoxyge n radicals，and pho-toelectron holes are all active species of the reaction，and the reaction mainly occurs on the surface of g-C3N4.Ke y words：graphi tic carbon nitride（g-C3N4）；persulfate（P DS）；dyestuff s wastewater染料废水组分复杂、难降解物质多、色度大、有毒，是工业废水处理中的难题。

光催化氧化法降解亚甲基蓝研究∗陈信含;李广超【摘要】The decolorization rate of methylene blue solution was calculated according to the absorbance before and after degradation, the effects of the amount of H2 O2 and TiO2 , illumination time and other factors on the decolorization rate were discussed. The experimental results showed that the catalytic effect of TiO2 on the oxidation of methylene blue by H2 O2 was promoted by light, in three kinds of different light sources of ultraviolet light, sunlight and fluorescent lamp light, the effect of UV on the decolorization rate of methylene blue solution was the strongest, and the fluorescent lamp light had the weakest effect. When 0. 5 mL H2 O2 (30%) and 20 mg TiO2 were added in reaction solution, illumination time was 90 min, the decolorization rate was more than 99%.%通过测定亚甲基蓝溶液处理前后的吸光度，计算脱色率，讨论了H2 O2的用量、 TiO2投加量、不同光源光照时间等因素对亚甲基蓝溶液脱色率的影响。

氧化锌降解亚甲基蓝
氧化锌（ZnO）是一种常见的氧化物，具有良好的光催化性能和抗菌性能。

近年来，关于利用氧化锌降解有机污染物的报道越来越多，其中也包括亚甲基蓝。

氧化锌降解亚甲基蓝的过程主要是利用ZnO在紫外光的作用下产生羟基自由基（·OH），然后·OH与亚甲基蓝反应，使其降解。

具体反应过程可能如下：
1. ZnO在紫外光的照射下产生电子-空穴对，即光生载流子。

2. 产生的电子和空穴分别与水分子和氧气反应，生成羟基自由基（·OH）和超氧离子（·O₂⁻）。

3. ·OH和·O₂⁻与亚甲基蓝反应，使其降解为小分子物质。

值得注意的是，氧化锌降解亚甲基蓝的效果受到多种因素的影响，如光照强度、pH值、ZnO的投加量等。

同时，氧化锌还可以与其他物质如过渡金属、贵金属等复合，以提高其光催化性能和降解效果。

综上所述，氧化锌可以用于降解亚甲基蓝，但具体的应用效果还需要根据实际情况进行评估和优化。

亚甲基蓝废水的光磁耦合降解吴春笃;郑坤;解清杰;白戈【摘要】基于光磁耦合试验系统,利用新型复合磁性光催化剂,研究亚甲基蓝废水的降解性能,并讨论磁场强度、旋转速度、反应时间以及催化剂投加量对光磁耦合反应的影响.结果表明:旋转磁场能够显著加强光催化降解亚甲基蓝效果,当磁场强度为50 mT,转速为70 r·min-1,反应时间为120min,催化剂投加量为1.2g·L-1条件下,光磁耦合处理系统对初始质量浓度为10 mg·L-1亚甲基蓝溶液的降解率为93.02％.通过对反应前后溶液的紫外-可见光扫描,发现经过光磁耦合处理系统作用反应后的溶液中,偶氮键与苯环特征峰均已消失,大部分亚甲基蓝得到有效降解.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(036)003【总页数】5页(P368-372)【关键词】亚甲基蓝;旋转磁场;光催化;ZnO;光磁耦合【作者】吴春笃;郑坤;解清杰;白戈【作者单位】江苏大学环境与安全工程学院,江苏镇江212013;扬州职业大学,江苏扬州225000;江苏大学环境与安全工程学院,江苏镇江212013;江苏大学环境与安全工程学院,江苏镇江212013;中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】X131.2亚甲基蓝作为一种常见的偶氮染料，其分子构成中含有苯环，不易被生物降解.少量的亚甲基蓝物质，就能导致大范围的水体污染.传统的生物法处理这些难降解的有机污染物效率比较低，处理结果不能达到废水排放要求［1-2］.光催化方法作为一种洁净的污水处理方法，具有设备简单，占地面积小，能够持续地运行，并能够有效降解有机大分子污染物等优点，因而越来越受到人们的关注［3-4］.但是由于光催化剂的使用费用比较高，容易沉积，且随着处理后废水排放的光催化剂还能造成二次污染;同时，光催化氧化法处理效率较低，这些因素限制了光催化法的使用.光催化反应的实质是电子与空穴产生与复合，并发生一系列羟基自由基反应的过程.而磁场能够促进羟基自由基的生成，并影响反应的中间产物分布［5-7］.如果开发一种能够在磁场中均匀分散的磁性光催化剂，那么旋转磁场对光催化反应的影响是巨大的.本课题组创新性地开发了光磁耦合废水处理技术，并将其用于印染废水的降解，取得了很好的效果［8］.为此，本研究在改变原光磁耦合中的固定磁场为旋转磁场，以进一步提升耦合净化效率，并以亚甲基蓝废水为研究对象，探讨光磁耦合系统的除污效能.1 试验1.1 试剂与仪器1)试剂:氢氧化钠、硝酸锌、硫酸镍、硝酸铁、聚乙二醇6 000、浓氨水、尿素、硫酸锌、EDTA，均为分析纯试剂.2)仪器:主要有UV-2450型紫外-可见分光光度计(日本岛津公司)，722型可见光光度计(上海欣茂仪器有限公司)，JJ-6搅拌器(金坛市医疗器械厂)，DR2800分光光度计(美国哈希公司)，永久磁铁(上海磁汉电子科技有限公司)，三极磁场数据采集器(TES电子电气公司).1.2 方法试验装置如图1所示.图1 试验装置示意图试验所用催化剂为新型复合磁性光催化剂，其中，以磁核为镍锌铁氧体，外面包裹光催化剂氧化锌的NiO·3ZnO·7Fe2O4/ZnO复合纳米颗粒(自制)［9-10］，反应器容积为 1 000 mL，光源采用 100 W的紫外灯管.可调转速的电动机连接2块磁铁，并可以通过调节磁铁间距产生不同强度的磁场.光催化降解亚甲基蓝的初始质量浓度为10 mg·L-1，通过调节电动机的转速进行试验反应.试验结束后，关闭电源，取适量体积的溶液进行离心分离.取上层清液测定665 nm处的吸光度，降解率为E=(A0-Ar)/A0×100%.2 结果与讨论2.1 磁场对磁性光催化剂ZnO光催化反应的影响为了研究静止磁场对光催化反应的影响，保持其他因素不变条件下，分别比较外加静止磁场和单独光催化反应的降解率.试验取100 mL亚甲基蓝溶液为降解目标物，复合磁性光催化剂ZnO的投加量为1.2 g·L-1，磁场强度为50 mT.使用100 W的紫外灯管作为光源，每过一定时间取溶液测定降解率.在其他条件不变的情况下撤下磁场，进行单独光催化降解反应，测定降解率.结果如图2所示.图2 磁场对复合磁性光催化剂ZnO光催化反应的影响由图2可知，50 mT磁场强度下，降解亚甲基蓝的光催化反应的活性得到加强，120 min后，反应降解率从46.3%提高到72.8%.磁场的加入可以提高溶液中电子与空穴的总量，促进羟基自由基的生成反应，从而提高亚甲基蓝的降解率.因此，光磁耦合处理系统的净化效果优于单个光催化反应.2.2 磁场强度对亚甲基蓝降解率的影响通过改变2块磁铁间距离，即磁场间距为2～10 cm，磁场强度为13～605 mT.复合磁性光催化剂ZnO的投加量为1.2 g·L-1.其他条件不变的情况下，当磁场与光催化反应耦合时，反应120 min后测定亚甲基蓝的降解率，不同磁场强度下亚甲基蓝降解率如图3所示.图3 磁场强度的影响由图3可知，磁场强度为0～450 mT时，磁场均对光催化反应有加强作用，其中在中等磁场(43～75 mT)作用下，磁场对光催化反应的降解率影响最为显著.但当磁场强度为450～605 mT时，对亚甲基蓝溶液的降解率反而降低.而且，在磁场强度为13～50 mT时，磁场对光催化反应的影响较明显，较大地提高了光催化反应的降解率.磁场强度为50～450 mT时，光催化反应的降解率得到提高，但随着磁场强度的增强，光催化反应的降解率反而逐渐下降.另外，磁场强度为450～605 mT时，光催化反应的降解率低于单独光催化反应的降解率，这是由于复合磁性光催化剂在强磁场作用下会被吸附在反应器表面，从而降低光催化反应的降解率.2.3 转速对磁场与光催化耦合反应的影响由于磁场在一定程度上能使复合磁性光催化剂ZnO聚集，影响光催化反应的降解率，所以通过调节磁场转速，改变磁性光催化剂在溶液中的分布，改善磁场与光催化反应耦合效果.在其他条件不变的情况下，测定磁场强度分别为43，50，75 mT 时不同转速下溶液的降解率.磁场转速对亚甲基蓝溶液的降解率影响如图4所示.图4 磁场转速的影响由图4可知，磁场对亚甲基蓝溶液降解率的影响是比较显著的，转速为0～70 r·min-1时，不同磁场强度下的亚甲基蓝溶液的降解率都随转速增加而提高;转速大于70 r·min-1时，亚甲基蓝溶液降解率变化趋于平缓甚至降低.这是因为转速较低时，旋转磁场对复合磁性光催化剂的影响较大，能够均匀地促进复合磁性光催化剂在溶液中的分布，减少聚集程度，从而提高亚甲基蓝溶液的降解率.然而转速过高的旋转磁场对复合磁性光催化剂的作用逐渐降低，较高频率的旋转磁场使复合磁性光催化剂受磁场作用较均衡，使得磁场作用影响反而降低.2.4 反应时间对亚甲基蓝溶液降解率的影响改变反应时间，磁场强度为75 mT，转速为70 r·min-1时，其他反应条件不变，进行光磁耦合处理系统反应降解亚甲基蓝溶液反应.经过暗反应30 min 后，分别在30，60，90，120，150 min 时取样，测定亚甲基蓝溶液的质量浓度，计算降解率.反应时间对亚甲基蓝溶液降解率的影响如图5所示.图5 反应时间的影响由图5可知，亚甲基蓝溶液降解率随时间的增加而提高，反应时间为120 min时，溶液基本呈无色，亚甲基蓝得到有效去除，去除率达到93%.反应时间超过120 min时，曲线斜率几乎平行，剩余物质不再降解.可以认为，反应开始时，电子与空穴总量增加，光催化降解反应速率提升，而反应时间达到120 min时，降解反应已经趋于平衡，所以最佳反应时间为120 min.2.5 复合磁性光催化剂投加量的影响改变复合磁性光催化剂的投加量，在磁场强度为50 mT，旋转速率为70 r·min-1时，其他条件不变，进行亚甲基蓝溶液旋转磁场光催化反应，测定120 min后亚甲基蓝溶液的质量浓度，计算降解率.复合磁性光催化剂的投加量对亚甲基蓝溶液降解率的影响如图6所示.由图6可知，复合磁性光催化剂投加量较少时，降解率随着催化剂投加量的增加而大幅度提高.但是当催化剂投加量大于1.2 g·L-1时，降解率反而随着投加量增加而下降.这是因为在催化剂投加量较少时，投加量的增加有助于促进电子和空穴的生成，并使溶液中羟基自由基的生成反应增加，从而使得光磁耦合处理系统反应的降解率提高.当催化剂投加量大于1.2 g·L-1时，降解率逐渐下降.虽然催化剂投加量的增加有助于电子和空穴的生成，但是随着溶液中催化剂质量浓度的增加，降低了紫外光的透射率，催化剂对紫外光利用率降低.综上，电子与空穴的总量是降低的，所以降解率降低.图6 复合磁性光催化剂投加量的影响2.6 亚甲基蓝溶液的UV图谱扫描在复合磁性光催化剂的投加量为1.2 g·L-1，磁场强度为50 mT，转速为70 r·min-1时，对初始质量浓度为10 mg·L-1的亚甲基蓝溶液进行光磁耦合处理系统反应.反应120 min后，用紫外分光光度计对亚甲基蓝溶液进行扫描.扫描结果如图7所示.图7 处理前后的亚甲基蓝溶液的UV光谱图由图7可知，图谱1显示反应前的亚甲基蓝溶液含有苯环特征峰(300 nm附近)和偶氮特征峰(660 nm附近).反应后，图谱2中苯环特征峰和偶氮特征峰均已消失.说明处理后的溶液中，亚甲基蓝溶液质量浓度接近于0，因此，光磁耦合处理系统反应能有效降解亚甲基蓝溶液.3 结论1)由试验可知，外加旋转磁场对光催化反应有明显加强作用，提高了光催化反应的降解率.因此，光磁耦合处理系统反应能够有效地降解亚甲基蓝溶液.2)通过研究磁场强度、磁场转速、反应时间和催化剂投加量对亚甲基蓝溶液降解率影响的试验可知，在磁场强度为50 mT，转速为70 r·min-1，反应时间为120 min，复合磁场光催化剂的投加量为1.2 g·min-1时，光磁耦合处理系统反应对初始质量浓度为10 mg·L-1的亚甲基蓝溶液的降解率达到93.02%.参考文献(References)【相关文献】［1］洪飞宇，李德生，韩丹，等.高级氧化/生物法去除制膜废水中的强有机溶剂［J］.中国给水排水，2009，25(11):43-46.Hong Feiyu，Li Desheng，Han Dan，et al.Advanced oxidation remove the membrane preparation wastewater of strong organic solvent［J］.China Wastewater Supply and Dradinage，2009，25(11):43-46.(in Chinese)［2］Zhao Changwen，Yao Xiaoli，Ma Yuhong，et al.Preparation of flexibleBOPP/SiOx/TiO2multilayer film for photodegradation of organic contamination［J］.Applied Surface Science，2012，261:436-440.［3］刘冬妮，陈健波，郑铭.半导体光催化氧化技术的研究进展［J］.江苏大学学报:自然科学版，2003，24(3):40-44.Liu Dongni，Chen Jianbo，Zheng Ming.Research and development of semiconductor photocatalytic oxidation technology［J］.Journal of Jiangsu University:Natural Science Edition，2003，24(3):40-44.(in Chinese)［4］叶盛英，贺明书，岑超平，等.TiO2纳米粒子气固相光催化降解乙烯初探［J］.农业工程学报，2005，21(5):166-169.Ye Shengying，He Mingshu，Cen Chaoping，et al.TiO2 nano particles gas-solid phase photocatalytic degradation of ethylene［J］.Transactions of the 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