二氧化钛降解苯酚思路

光催化降解苯酚废水的研究指导老师副教授【摘要】以TiO2 为光催化剂，以紫外灯为光源，在自制的光催化反应装置中进行苯酚溶液的光催化降解实验，并且考察了催化剂用量、苯酚初始浓度、PH值、光照强度等因素都对苯酚光催化降解的影响。

结果表明：其最佳工艺条件为：苯酚浓度在10mg/L ，pH=7，TiO2用量为1. 0 g/L，紫外灯波长为254 nm，反应时间4h时降解效果最佳。

关键字：TiO2 光催化，降解苯酚影响因素1、前言酚是一类常用的化工原料,是一类很难降解的化合物，具有致癌、致畸、致变的潜在毒性[1]，因而含酚废水来源十分广泛,对人类健康带来十分严重的危害。

苯酚是含酚废水中常见的污染物,有效处理苯酚废水已经是环保方面的一个重要课题[2]。

光催化氧化降解苯酚以其高效、稳定以及无二次污染等特点[3],已成为近年来环保领域一种新型的污染治理技术。

1.1苯酚废水来源及危害1.1.1、苯酚废水的来源苯酚是重要的化工基本原料及中间体，是一种高毒物质,工业常用于制染料合成树脂、塑料、合成纤维和农药、水杨酸等[4]，日常生活中也常用于杀菌消毒、做防腐剂等。

因而苯酚废水在我们这个工业发达的国家来源非常广，且数量多，主要来自于炼油、煤气洗涤、炼焦、造纸、合成氨、木材防腐、石油化工、化学、制药、油漆、涂料、塑料农药等企业的生产废水中[5]。

苯酚微溶于水，在使用和生产苯酚的过程中，一定溶有部苯酚, 成为对人体有害的苯酚废水。

1.1.2、苯酚废水的危害苯酚是一种对一切生物个体都有毒害的物质，低浓度酚能使蛋白质变性,高浓度能使蛋白质沉淀，具有致癌、致畸、致变的潜在毒性，对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用。

它通过皮肤、黏膜的接触而吸入或经过口腔侵入生物体内，与细胞皮浆中的蛋白质接触后形成不溶性蛋白质而使细胞失去活性，尤其对神经系统有较大的亲和力，使神经系统发生病变或损害肝、肾功能[1]。

同时苯酚对水源和水生生物也能产生严重的影响。

掺杂镨的纳米二氧化钛光催化降解2,4-二硝基苯酚的研究Ξ李国祥1,张俊卿23,冯德荣3,郭军平4(11内蒙古科技大学生物与化学工程学院,内蒙古　包头　014010;21内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古　包头　014010;31包头明天科技服份有限公司,内蒙古　包头　014010;41天津和平海湾电源集团有限公司,天津　300384) 摘　要:以钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶(So l-gel)法制备了掺杂镨的纳米T i O2粉末。

采用X光衍射仪对粉体的物相进行了表征。

样品经500℃焙烧2h后,015%(摩尔分数,下同)P r3+-T i O2纳米粉末为单一的锐钛型结构。

通过粉体对2,4-二硝基苯酚的降解情况对其光催化活性进行了测试,结果表明与纯T i O2相比,P r3+-T i O2的光催化活性有较大提高,当P r3+的掺入量为015%时催化活性最高。

以高压汞灯为光源,2,4-二硝基苯酚的初始浓度为50m g・L-1、催化剂015%P r3+-T i O2投加量为110g・L-1时,2,4-二硝基苯酚的光催化降解效果最好。

关键词:溶胶-凝胶法;纳米二氧化钛;镨掺杂;2,4-二硝基苯酚;光催化氧化中图分类号:TQ13411;O614133 文献标识码:A 文章编号:100420277(2007)022******* 2,4-二硝基苯酚(2,4-DN P)为白色结晶,略带黄色,存在于染料、苦味酸、浸渍介质、农药生产等废水中[1]。

2,4-DN P能引起脂肪酸代谢,极易从皮肤进入体内,可导致体温上升、大量出汗、衰弱甚至死亡,也能引起皮炎、白内障等疾病,是环境中的典型有机污染物之一。

纳米二氧化钛作为催化剂用于污染物的治理具有催化剂本身稳定、无二次污染、适用污染物广等优点;为了提高T i O2催化剂的催化活性,人们对其进行了掺杂改性[2,3]。

掺稀土可抑制T i O2晶型的转变和晶粒的长大,提高催化剂活性[4,5]。

2005,No.12化学与生物工程Chemistry &Bioengineering46　基金项目:安徽理工大学硕博基金,安徽理工大学青年基金收稿日期:2005-08-03作者简介:王君(1971-),男,安徽金寨人,讲师,在读博士,研究方向:环境工程。

纳米二氧化钛光催化降解苯酚的实验研究及动力学分析王　君(安徽理工大学化工系,安徽淮南232001) 摘　要:以锐钛矿二氧化钛为光催化剂,研究了不同苯酚起始浓度的水溶液在290nm 紫外光辐照下降解苯酚的效果及动力学方程。

结果表明:苯酚起始浓度在20～80mg ・L -1之间均具有较好的降解效果,降解符合一级反应规律,速率常数随苯酚起始浓度的增大而减小。

关键词:二氧化钛;光催化;苯酚中图分类号:O 6251312 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2005)12-0046-02 多相半导体光催化因其能够完全破坏污染空气和废水中的各种有机物和无机物而成为引人注目和可能广泛应用的新技术。

它不仅具有生物降解所不可比拟的速度快、无选择性、降解完全等优点,又在价廉、无毒、可以长期使用等方面明显优于传统的化学氧化方法,因而倍受人们的关注[1～3]。

以半导体氧化物为催化剂的多相光催化过程以其可在室温下进行、可直接利用太阳光、可将几乎全部有机污染物矿化、并且不产生二次污染等独特性能而成为一种理想的环境污染治理技术。

用于光催化氧化的半导体催化剂较多,如:TiO 2、ZnO 、Fe 2O 3、CdS 、ZnS 等,其中TiO 2因氧化能力强、催化活性高和生物、化学、光化学稳定性好等优势,一直处于光催化研究的核心地位[4～7]。

作者以纳米二氧化钛为光催化剂,研究其在290nm 光化学灯的照射下光催化降解苯酚的效果及动力学规律。

1　实验111　仪器及药品722型光栅分光光度计,7923型磁力恒温搅拌器,YX J 21型低速离心沉淀机,DB 22型电热板,紫外灯(290nm )等。

二氧化钛膜光催化氧化苯酚的动力学规律对大多数有机物分子而言，光催化反应以表面作用为主。

有机物在催化剂表面被氧化要经过扩散、吸附、表面反应以及脱附等步骤。

对采用二氧化钛(TiO2)膜的固定相光催化反应，扩散过程可能成为速度控制步骤。

在通过控制流速消除了扩散的影响后，如果反应物的吸附和产物的解吸都进行得非常快，则多相光催化的总反应速度只由表面反应所决定。

反应速度r为：r=kθAθOH (1)式中k--表面反应速度常数θA--有机物分子A在TiO2表面的覆盖度θOH--TiO2表面的·OH覆盖度在一个具体的恒定的体系中，θOH可以认为不变，假定产物吸附很弱，则θA可由Langmuir公式求得，式(1)可最终变为1/r=1/kK A·1/C A·1/k式中 K A--A在TiO2表面的吸附平衡常数C A--A的浓度上式即为Langmuir Hinshelwood动力学方程，表明1/r与1/C A之间服从直线关系。

分析(2)式可知：①当A的浓度很低时，K A C A<<1，此时ln(C Ao/C A)-t为直线关系，表现为一级反应。

②当A的浓度很高时，A在催化剂表面的吸附达饱和状态，θA≈1，此时C A-t为直线关系，表现为零级反应动力学。

③如果浓度适中，反应级数介于0～1。

所以，L-H方程意味着随反应物浓度的增加，光催化氧化反应的级数将由一级经过分数级而下降为零级。

1 实验装置与方法TiO2膜的制备及实验装置同文献［1］。

采用主波长253.7 nm的紫外光杀菌灯或主波长365 nm的黑光灯作光源。

酚浓度采用4-氨基安替比林直接光度法测定［2］。

2 实验结果与讨论2.1 光催化动力学规律苯酚水溶液在黑光灯/TiO2膜处理方式下的降解规律与L-H方程揭示的随反应物浓度减少，反应的级数将由零级逐渐过渡到一级的动力学变化过程十分吻合。

酚浓度与处理时间的关系见图1。

在较高起始浓度时，表现为零级反应动力学，C-t为直线关系。