tio2光催化法降解洗涤污水

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1、TiO2光催化法降解洗涤污水向明中学潘文杰（指导教师：沈伟韧）摘要：TiO2光催化在环境保护中的应用日益受到人们的重视，本工作利用TiO2的光催化反应实现了对洗涤废水中常见表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（ABS）的有效降解。并且，在实验过程中，采用了比常规方法更为简单的分析方法对ABS含量进行监测。关键词：光催化TiO2十二烷基苯磺酸钠1．引言水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。利用半导体光催化作用可有效地降解和消除有害污染物。近年来，半导体多相光催化作为一项新的污染治理技术，日益受到重视。hn

2、半导体粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带（valenceband,VB）和空的高能导带（conductionband,CB）构成，价带和导带之间存在禁带(bandgap)。当用能量等于或大于禁带宽度(也称带隙,Eg)的光照射半导体时，价带上的电子(e-)被激发跃迁至导带，在价带上产生相应的空穴(h+)，并在电场作用下分离并迁移到粒子表面。光生空穴有很强的得电子能力，具有强氧化性，可夺取半导体颗粒表面被吸附物质或溶剂中的电子，使原本不吸收光的物质被活化氧化，电子受体通过接受表面的电子而被还原。光催化机理可用下式说明：TiO2＋H2

3、O→e-＋h+h+＋H2O→·OH＋H+h+＋OH-→·OHO2＋e-→·O2-，·O2-＋H+→HO2·2HO2·→O2＋H2O2H2O2＋O2-→·OH＋OH-＋O2羟基自由基是光催化反应的一种主要活性物质，对光催化氧化起决定作用，吸附于催化剂表面的氧及水合悬浮液中的OH-、H2O等均可产生该物质。氧化作用既可以通过表面键合羟基的间接氧化，即粒子表面捕获的空穴氧化；又可在粒子内部或颗粒表面经价带空穴直接氧化；或同时起作用，视具体情况有所不同。表面吸附分子氧的存在会影响光催化速率和量子产率。TiO2光催化反应在废水处理中的应用是一项新

4、的污染治理技术，它具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出优点。生活中的洗涤污水中含有大量表面活性剂，一般方法较难分解，其中最常见的是烷基苯磺酸钠（ABS），一般规定的水体排放标准不超过4mg/LABS，我国的生活饮用水不超过0.3mg/LABS，进入污水处理厂不超过10mg/LABS。本工作尝试用光催化法降解ABS。研究中，对于ABS含量的测定一般是采用以亚甲蓝显色，用氯仿萃取后于652nm处测定吸光度的方法。但用此法操作步骤多，所需时间长，不利于现场分析，因此本工作尝试简化方法。2．实验部分2.1仪器与试剂光催化反应

5、仪、紫外可见分光光度计、离心机、TiO2（DeggusaP-25）、十二烷基苯磺酸钠（ABS）2.2十二烷基苯磺酸钠（ABS）含量的测定2.2.1测定最大吸收波长称取0.9937gABS溶解于水，配成500 mL的溶液（浓度为2g/L），在紫外可见分光光度计上于180nm~1000nm范围内扫描，测出吸收曲线，从而确定最大吸收波长。2.2.2绘制工作曲线将0.2000gABS溶解于水，配成500 mL的溶液，分别移取0.00mL、10.00mL、15.00mL、20.00mL此溶液，于100mL容量瓶中稀释至刻度，得浓度分别为0、40、

6、60、80mg/L的标准系列。用紫外可见分光光度计在最大吸收波长处分别测定其吸光度，以吸光度A对样品浓度作图，得到标准工作曲线。2.2.3测定ABS含量取待测样品测量吸光度，在标准工作曲线上得出样品浓度。2.3ABS光催化降解取水样300mL，加入TiO20.3g，在光化学反应仪中进行光催化实验，调节紫外灯与液面距离10cm，电磁搅拌。反应过程中定时取样，时间间隔为5分钟，15分钟，30分钟，分别离心分离，取上层清液，在分光光度计上测量吸光度。3．结果与讨论3.1ABS水溶液最大吸收波长A以2g/L样品作吸收曲线（如图1），从图上发现在

7、300nm处有最大吸收峰，从而确定其最大吸收波长为300nm。2004006008001000λnm图1ABS吸收曲线3.2标准工作曲线使用分光光度计，在最大吸收波长300nm处，测出标准系列的吸光度，作出工作曲线（如图2）。浓度（mg/L）040608040010000吸光度00.00550.03270.1830.9841.6783.3污水溶液光催化反应如图，T1为5分钟，T2为15分钟，T3为20分钟，T2'为未离心的试剂，同理的T3’。浓度1000毫克

8、100毫升40毫克

9、100毫升8毫克

10、100毫升6毫克

11、100毫升4毫克

12、10

13、0毫升吸光度1.67760.9840.1830.03270.0055样品T2T3T2'T3'T1吸光度0.20760.21021.33142.05220.3454．结论1、计算后得出以下结论：5分钟后分解6