硝酸化粉煤灰负载二氧化钛光催化处理有机废水

硝酸化粉煤灰负载二氧化钛光催化处理有机废水霍炜江，潘湛昌，梁锡源，李腾，范红（广东工业大学轻工化工学院，广东广州510006）［摘要］采用硝酸对粉煤灰进行酸化处理，再通过溶胶-凝胶法在酸化粉煤灰基材上负载二氧化钛，利用XRD和UV-Vis对改性二氧化钛进行表征与分析，对比了粉煤灰负载前后及纯二氧化钛对金色葡萄球菌的抑菌性能和对甲基橙的脱色能力。结果表明，光照下改性后的光催化剂具有最优抑菌性能，对金色葡萄球菌的日抑菌圈的当量直径高达15.54mm，较纯二氧化钛抑菌圈的当量直径6.94mm高一倍以上；在50mL10mg/L的甲基橙脱色实验中，当催化剂用量为7g、反应时间为12h，改性催化剂对甲基橙脱色率高达98.51%，较粉煤灰提高38%。［关键词］粉煤灰；改性；抑菌；脱色；光催化［中图分类号］X703［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2013）12-0039-03PhotocatalysisofnitrateflyashloadedtitaniumdioxideinorganicwastewatertreatmentHuoWeijiang，PanZhanchang，LiangXiyuan，LiTeng，FanHong（SchoolofLightIndustryandChemicalEngineering，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China）Abstract：Nitricacidhasbeenusedfortheacidificationtreatmentofflyash.Then，TiO2isdepositedontheacidi-fiedflyashsubstratebysol-gelmethodandthemodifiedTiO2ischaracterizedandanalyzedbyXRDandUV-Visspectra.Theanti-bacterialactivityofaureusstaphylococcusanddecolorizingcapacityofflyashbeforeandaftertheloadingandpureTiO2fortreatingmethylorangearecontrasted.Theresultsshowthatthemodifiedphotocatalystun-derilluminationhasthebestanti-bacterialactivity.Theequivalentdiameterofanti-bacterialcircleofaureusstaphy-lococcusisashighas15.54mm，beingaboveonetimehigherthantheequivalentdiameter6.94mmofanti-bacterialcircleofpureTiO2.Intheexperimentof50mL，10mg/Lofmethylorangedecolorization，whenthecatalystdosageis7g，andreactiontime12h，themethylorangedecolorizingratebymodifiedcatalystisashighas98.51%.Itis38%higherthanthatofflyash.Keywords：flyash；modification；anti-bacterial；decolorization；photocatalysis粉煤灰因具有优良的脱色性能而广泛应用于污水处理〔1-2〕。但目前对粉煤灰进行预处理并负载TiO2的研究较少。笔者用硝酸对粉煤灰进行改性，然后在该硝酸改性载体上用溶胶-凝胶法负载锐钛矿型二氧化钛，制得了新型硝酸改性光催化剂。硝酸改性光催化剂主要从两个方面提高其性能：（1）硝酸酸化可使粉煤灰中部分Fe3+溶出并在二氧化钛负载过程中共沉积掺杂于二氧化钛晶格中，增强TiO2在可见光领域的光催化能力；（2）硝酸及硝酸盐在吸收波长范围内进行照射时能光解生成羟基自由基〔3〕，利用其强氧化能力攻击或降解微生物的外层有机结构（细菌的细胞壁、病毒的糖衣体等）以达到损伤甚至杀灭微生物的作用。以甲基橙、金黄色葡萄球菌悬菌液为生活污水模型，探讨了该光催化剂对模拟生活污水的处理效果。1实验部分1.1试剂和仪器试剂：粉煤灰；硝酸、钛酸正丁酯、冰乙酸、无水乙醇、氢氧化钠，分析纯；蛋白胨、牛肉膏、琼脂粉，食品级；金黄色葡萄球菌悬菌液。仪器：DF-1015集热式磁力搅拌器，金坛市国旺实验仪器厂；SW-CJ-2F洁净工作台，北京东联哈尔仪器制造有限公司；氙灯（12V，35W）；722型可见光分光光度计，上海精科实业