沸石负载TiO2光催化剂的制备及光催化降解染料废水的研究

沸石负载TiO2光催化剂的制备及光催化降解染料废水的研究李琰1，吕静1，李春静1，张滨1，霍鹏1，霍艳2（1．河北化工医药职业技术学院，河北石家庄050026；2.石家庄市第十八中学，河北石家庄050081）［摘要］制备了天然斜发沸石负载TiO2光催化剂，以染料活性黑溶液为降解目标物，紫外光为光源，在超声波协同作用下光催化降解染料废水，对催化剂的合成条件、催化活性及其重复使用性进行了研究。结果表明，在200℃焙烧温度下，由钛酸四丁酯与斜发沸石复合制备的催化剂具有最大的光催化活性，且其催化活性与纯TiO2相近。制备的催化剂质量稳定，可重复使用。超声波-光催化协同作用对染料的脱色率好于单一的光催化降解作用。［关键词］光催化；沸石；TiO2；超声波［中图分类号］X703［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2013）10-0056-03StudyonthepreparationoftheTiO2-loadedclinoptilolitephoto-catalystandthephoto-catalyticdegradationofdyeswastewaterLiYan1，LüJing1，LiChunjing1，ZhangBin1，HuoPeng1，HuoYan2（1.HebeiChemicalEngineeringandPharmaceuticalVocationalTechnologyCollege，Shijiazhuang050026，China；2.TheEighteenthMiddleSchoolofShijiazhuangCity，Shijiazhuang050081，China）Abstract：TheTiO2-loadednaturalclinoptilolitephoto-catalysthasbeenprepared.Byusingdyesstuffactiveblacksolutionasdegradingobject，ultravioletaslightsourceandultrasonicsascooperationtechnology，thesyntheticconditionsofcatalyst，influencingfactorsofcatalyticactivityandthereusabilityofcatalystsarestudied.Theresultsshowthatthecatalystwhichismadefromtetrabuyltitanatecombinedwithclinoptilolitehasthegreatestphoto-catalyticactivitywhenthesinteringtemperatureis200℃.ItscatalyticactivityisclosetothatofpureTiO2.Thequalityofthepreparedcatalystisstableandcanbeusedrepeatedly.Thesynergiceffectofultrasonics/photo-catalysisonthedecolorizationrateofdyesisbetterthanthatofthesingleuseofphoto-catalyticdegradation.Keywords：photo-catalysis；clinoptilolite；TiO2；ultrosonics印染废水成分复杂、浓度高、色度大，是环境水污染的主要来源，严重威胁着水资源安全及人类健康〔1〕。由于活性染料具有印染工艺简单及稳定性高的特点，被广泛应用于印染行业中。但其分子结构复杂，当废水中含有该种染料时，用传统的生物处理方法脱色和降解并不十分有效〔2〕。近几年来，使用纳米级TiO2半导体光催化剂降解有机废水的研究受到国内外许多专家学者的密切关注〔3〕，并取得了较好的处理效果。但纳米级TiO2粉末易凝聚、难分离以及回收困难等弊端也日益显现出来〔4〕。因此，寻找合适的催化剂载体及开发有效的负载工艺是将TiO2催化剂工业化的关键。本研究选用沸石作为载体〔5〕，以活性黑溶液的光催化降解为反应模型，探讨了由钛酸四丁酯在沸石表面负载TiO2的最佳工艺条件及其催化性能，并对超声波-光催化协同作用与单一光催化作用降解活性黑染料废水的效果进行了对比〔6-7〕。1实验部分1.1实验仪器与材料仪器：光催化反应装置，自制；KQ-300DV型超声波清洗器，昆山超声仪器有限公司；756MC型紫外分光光度计，上海第三分析仪器厂；DL102型鼓风干燥箱，天津市实验仪器厂；ZX-1型悬空式真空泵，天津市医疗器械厂；800型离心机，上海分析器械厂；78-1型磁力加热搅拌器，杭州仪表电机厂；高压