Bi2O3-WO3光催化臭氧氧化降解糖蜜酒精废水的研究

第21卷第6期2007年12月分子催化JOURNALOFMOLECULARCATALYSIS(CHINA)Vo1．21，No．6Dec．2Oo7文章编号：1001-3555(2007)06-0550-06Bi2O3·WO3光催化臭氧氧化降解糖蜜酒精废水的研究刘自力，刘红梅(1．广西大学化学化工学院，广西南宁530004；2．广州大学化学化工学院，广东广州51OOO6)摘要：采用固相合成法制备了BiO3-WO，光催化剂，研究了Bi03-WO，光催化与臭氧氧化协同降解糖蜜酒精废水的多相催化降解过程，并采用x射线衍射光谱(XRD)、紫外漫反射光谱(DRS)、热重一差热扫描(TG·DSC)等手段对BiO，．WO，催化剂进行了表征．研究发现：Bi：O，．WO，是一性能良好的光催化剂，臭氧强化了BiO，-WO，光催化氧化过程，反应2h后，糖蜜酒精废水的脱色率可达90．2％．Bi03-WO，光催化剂的禁带宽度为2．92eV，其中．Biwo6和Biw2O是其活性中心．焙烧温度对BiO3一WO，光催化剂的活性有较大的影响，其中1073K为适宜的焙烧温度．关键词：光催化；臭氧；降解；糖蜜酒精废水；BiO，一WO，催化剂中圈分类号：0643．3文献标识码：A糖蜜酒精废水是难降解废水，虽然有很多种处理方法，如氧化塘法¨J、堆肥法J、生化处理J、浓缩处理、膜处理’、气浮法、活性炭引、臭氧处理J、光催化法L】叫等，但因处理效率低、或运行成本高等诸多问题不能很好地运行，所以研究多种技术集成的办法来处理难降解废水具有现实意义．催化臭氧化技术’是用臭氧降解有机物的方法，是利用臭氧化反应过程中产生大量高氧化性的羟基自由基，通过羟基自由基来氧化降解有机物的过程，从而达到净化水质的目的．光催化技术是一种新型的水处理技术¨引，近年来已成为有机废水处理中的研究热点¨引，将光催化与臭氧氧化耦合，强化了氧化降解能力，但如何利用通过催化剂来强化臭氧的氧化能力，并与光催化反应过程有机地结合起来，强化过程的氧化降解能力，其关键仍然是光催化剂的选择．目前光催化剂研究最多的是TiO：，但由于TiO禁带宽度宽，光利用率不高，为提高光催化活性及TiO：的利用率，常采用贵金属改性TiO：¨，稀土掺杂TiO¨及多种金属氧化物与TiO：复合堪等多种方法，但关键还是离不开TiO：这一主体氧化物．然而Bi：O，一WO，光催化剂是有别于TiO：改性研究的新一类光催化剂，其特殊的结构和一系列催化特性已引起材料与催化方面学者的关注¨丑。，在光催化反应中具有很好的应用前景．臭氧强化了Bi：O，一WO，光催化降解过程，这种强化过程不是臭氧反应与光催化降解反应的简单加和，而是呈现出特有的催化反应规律，所以我们对这一过程进行了研究，得到了一系列有意义的研究结果．1实验部分1．1实验试剂及仪器1．1．1药品硝酸铋(AR，广东汕头西陇化工厂)；钨酸铵(CP，上海胶体化工厂)；糖蜜酒精废水：广西南宁蒲庙糖厂．1．1．2仪器SGY一1型多功能光化学反应仪(南京斯东柯电气设备有限公司)；TU一1901型双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)；Nabertherm程序式智能焙烧炉(德国TuV．GS公司)；NPF30W臭氧发生器(山东绿邦光电设备有限公司)．1．2催化剂的制备催化剂BiO。一WO。采用固相法制备，按原子摩尔比Bi／W=1：1称量硝酸铋和钨酸铵放于研钵中充分研磨至完全均匀混合，然后把装有均匀混合物的坩埚放人恒温干燥箱中恒温4h，之后，再放在研钵中研磨至一定的粒度，装进坩埚，放人空气气氛的程序式智能焙烧炉中焙烧，除特别指出外，焙收稿Et期：2006—11-27；修回日期：2007-03-23．基金项目：国家自然科学基金资助课题(204660o1)、广西大学科学技术研究重点项目(2004ZD01)、广州市属高校科技项目(62O40)．作者简介：刘自力，男，生于1965年，博士，教授，E-mall：gza,d~l@163．corn．维普资讯http://www.cqvip.com第6期刘自力等：Bi2O3-WO3光催化臭氧氧化降解糖蜜酒精废水的研究烧温度为1073K，焙烧时间为3h．1．3糖蜜酒精废水的降解反应糖蜜废水以1：3O稀释，常温常压下间歇式反应，废水用量200mL／釜，催化剂用量0．25mg／mL，光源为300W高压汞灯(辐射主波长为365nm)，气体流量48L／h，臭氧浓度0．062g／L，反应时间2h．1．4废水降解率的计算方法本文采用紫外．可见分光光度计对糖蜜酒精废水降解后不同时段的废水的色度进行检测，根据文献[23]选择475nm的吸光度作为分析波长．脱色率D的计算公式为：D％=(Ao—Ai)／Ao×100％(1)式中：D代表脱色率；A。代表初始溶液的吸光度；Ai代表反应i时刻溶液