La-N-TiO2-硅藻土的制备及光催化降解染料废水性能研究

-60-第36卷第6期非金属矿Vol.36No.62013年11月Non-MetallicMinesNovember,2013半导体光催化氧化法作为一种节能高效的环境友好型污染物治理技术，在处理染料废水等难降解有机物方面受到广泛关注[1-2]。TiO2因廉价、无毒、光化学性质稳定性等优点成为常用光催化剂，但其光谱响应范围窄，光生电子空穴对的复合几率高，导致其催化活性降低，并且TiO2粉末容易团聚，难回收，限制了其实际应用[3]。因此，拓宽TiO2光谱响应范围、提高其催化活性和再生性是实现TiO2光催化氧化法降解染料废水产业化的研究重点。研究发现，金属和非金属元素共掺杂可抑制光生电子空穴对复合，且二者协同作用可大大提高TiO2光催化性能和拓宽光谱响应范围[3-5]。本实验以钛酸丁酯为钛源、稀土金属镧和非金属氮为改性剂，以硅藻土为光催化剂载体，采用溶胶-凝胶法制备La-N-TiO2/硅藻土光催化剂，并利用该催化剂对翠兰等模拟染料废水和实际染料废水进行了光催化降解，研究了催化剂的制备条件、光照条件及染料种类对催化剂性能的影响。1实验部分1.1原料、试剂及仪器设备硅藻土，青岛盛泰硅业有限公司，其主要化学成分为：SiO2≥85%，Fe2O3≤3.5%，Al2O3≤5%。钛酸丁酯、硝酸镧、尿素、十六烷基三甲基溴化铵、无水乙醇，分析纯，成都市科龙化工试剂厂；翠兰、墨绿、湖蓝、耐晒黑染料，工业级，上海染料公司。UV-1800型紫外-可见分光光度计；光催化反应器（自制）；JD210-4电子分析天平；HJ-3恒温磁力搅拌器；101-2A电热鼓风干燥箱；KXD-R马弗炉；800电动离心机。1.2光催化剂的制备取一定量尿素于烧杯中，用少量纯水使其溶解，再加入一定量硝酸镧晶体和0.17g分散剂十六烷基三甲基溴化铵，取20mL无水乙醇搅拌使其溶解均匀，制得A液；量取17mL钛酸丁酯和30mL无水乙醇，用浓硝酸调节其pH值至2左右，搅拌30min使其充分醇化，制得B液；将A液逐滴滴入B液中，同时搅拌。滴加完毕后继续搅拌20min得透明溶胶；称取一定量硅藻土，加入到上述溶胶中，继续搅拌至凝胶；静置12h，于100℃下烘干，将产物转移至马弗炉内于一定温度下焙烧2h，La-N-TiO2/硅藻土的制备及光催化降解染料废水性能研究朱鹏飞*刘梅曾静牛笛（西南石油大学化学化工学院，四川成都610500）摘要以硅藻土为载体，钛酸丁酯为钛源、稀土La和尿素为改性剂，采用溶胶-凝胶法制备了La-N-TiO2/硅藻土光催化剂，并用其处理染料废水。考察了催化剂制备条件、光照条件及废水种类对催化剂性能的影响。结果表明，催化剂的最佳制备条件是：m（硅藻土）∶m(TiO2)为1∶1、n(La)∶n(N)∶n(Ti)为0.5%∶1∶1、焙烧温度400℃，该条件下制备的催化剂在可见光下对50mg/L翠兰模拟废水的脱色率可达97.8%，对其它3种50mg/L模拟染料废水及实际染料废水脱色率均在92%以上。关键词TiO2/硅藻土La-N掺杂光催化降解染料废水中图分类号：X703;O643.36文献标识码：A文章编号：1000-8098(2013)06-0060-03PreparationofLa-N-TiO2/DiatomiteandItsPerformanceofPhotocatalyticDegradationofDyeWastewaterZhuPengfei*LiuMeiZengJingNiuDi(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu,Sichuan610500)AbstractLa-N-TiO2/diatomitephotocatalystsusedtotreatdyewastewaterwerepreparedbysol-gelmethodwithdiatomiteasthecarrier,tetrabutyltitanateasthetitaniumsourceandtherareearthLaandureaasthemodifier.Theeffectofpreparationcondition,differentilluminationandwastewatertypesonitsperformancewasinvestigatedthroughtreatingdyewastewater.ResultsshowthatwhenthemassratioofdiatomiteandTiO2is1∶1,moleratioofLa,NandTiis0.5%∶1∶1andthecalcinationtemperatureis400℃,thecatalystexhibitst