光催化降解阿特拉津的研究-孙超雄

化工技术与开发第40卷化工技术与开发第40卷阿特拉津又名芳去津或莠去津，是一种三氮杂苯衍生物，是一种选择性内吸传导型苗前、苗后除草剂［1］。由于阿特拉津具有稳定的结构、适中的水溶性和较小的吸附系数，它极难被微生物降解。在所施用的农药中，有20％～70％会长期残留于土壤中，然后通过地表径流、淋溶、湿沉降等途径进入地表水或向下沉积进入地下水，从而对生态环境和人类饮用水源构成威胁［2］。因此，越来越多的研究者致力于降解特拉津的研究。化学氧化法是有效去除有机污染物的方法之一，芬顿和类芬顿试剂在污水处理中有着广泛的应用［3~5］，使用均相或非均相催化剂来提高类芬顿氧化能力的高级氧化技术得到了研究者的普遍重视［6~11］。目前，高级氧化技术已经被研究者广泛应用于对阿特拉津的降解处理，采用半导体光催化技术降解阿特拉津等有机污染物已成为环境科学领域最为活跃的研究方向之一。李绍峰等［12］研究了O3／H2O2工艺氧化去除水相环境中的阿特拉津，汪力等［13］采用紫外光解工艺及紫外-双氧水联用工艺去除饮用水中的阿特拉津。这些研究表明基于羟基自由基（·OH）工艺的高级氧化技术可以很好地降解阿特拉津。本文采用浸渍法制备了复合型光催化剂—铁改性金红石TiO2，经可见光催化H2O2降解阿特拉津，并探讨了其影响因素，为降解环境中的阿特拉津提供了实验性的参考数据。1实验部分1．1实验药品及仪器实验所用药品FeC2O4、30％H2O2及其他各种试剂均为分析纯。阿特拉津（纯度96．4％）起始质量浓度为10mg·L－1，用去离子水配制。金红石型TiO2，规格为KY-TiO2-O3；试验中溶液的pH值以浓度1mol·L－1的NaOH及1∶5的H2SO4调节。激发光源采用CMH-250型金卤灯光纤照射装置，滤光片的规格为400nm，光强76W·m－2，实验标记为Vis。阿特拉津浓度分析采用Waters1525型高效液相色谱仪，其中进样量25μL，流动相V（甲醇）∶V（水）＝60∶40，流速1．0mL·min－1，分离柱为SYM-METRYC18，d4．6mm×150mm，2487高灵敏度双通道紫外检测器，检测波长220nm。H2O2浓度采用钛盐分光光度法测量［14］；使用pHS-3C型pH计测量pH值。1．2催化剂的制备准确称取0．1gFeC2O4溶于适当的去离子水，环保与三废利用光催化降解阿特拉津的研究孙超雄，陈孟林，何星存，黄智（广西环境工程与保护评价重点实验室，广西师范大学环境与资源学院，广西桂林541004）摘要：以浸渍法自制复合型光催化剂铁改性金红石TiO2，以阿特拉津为目标物，在pH＝3的条件下，考察铁改性金红石TiO2经可见光催化H2O2对阿特拉津的降解情况。结果表明，此反应15min，阿特拉津的降解率达到95％以上。探讨了催化剂的投量、反应体系H2O2的初始浓度、反应体系初始pH值、阿特拉津初始质量浓度、催化剂含铁量等对阿特拉津降解效果的影响。关键词：阿特拉津；铁改性金红石TiO2；光催化；羟基自由基中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：1671-9905（2011）10-0058-04作者简介：孙超雄（1982-），男，汉族，湖南邵阳人，广西师范大学环境与资源学院环境科学专业硕士研究生，研究方向：水污染控制；通信地址：广西桂林市育才路15号，邮编：541004；联系电话：15578341698，E-mail：525786479＠qq．com通讯联系人：陈孟林（1965-），男，汉族，广西桂林人，广西师范大学环境与资源学院院长、教授、硕士生导师，主要从事水处理技术、传质与分离工程方面的研究；通信地址：广西桂林市育才路15号，邮编：541004；电话：13097930695，传真：07735856124，E-mail：mlchen88＠tom．com收稿日期：2011-06-20第40卷第10期2011年10月化工技术与开发Technology&DevelopmentofChemicalIndustryVol.40No.10Oct.2011第10期于电磁搅拌器上搅拌至完全溶解；将3．08g金红石TiO2（r-TiO2）加入此溶液，搅拌至混合均匀；空气氛围于100℃将此悬浊液中的水全部蒸发，得混合粉体；将此混合粉体置于温度为673K的马弗炉内，在空气氛围下恒温煅烧1h，然后冷却即得目标复合型光催化剂———1％铁改性金红石TiO2，记为Fe／TIO-R；并以相同工艺制备1％Fe／SiO2及1％Fe／Al2O3复合型催化剂做对比实验。1．3实验步骤每次实验所取反应液体积为100mL，为防止催化剂沉降，实验过程中使用磁力搅拌器对反应液进行连续搅拌。先打开卤光灯预热30min至光强稳定；将一定的催化剂加入阿特拉津溶液中避光搅拌30min，再置于卤光灯下进行光催化