空心玻璃微球附载TiO2 光催化降解有机磷农药

第17卷第1期1999年2月感光科学与光化学PHOTOGRAPHICSCIENCEANDPHOTOCHEMISTRYVol.17,No.1Feb.,1999应用与发展空心玻璃微球附载TiO2光催化降解有机磷农药*陈士夫**(淮北煤炭师范学院化学系,淮北235000)梁新陶跃武赵梦月(郑州工业大学化工系,郑州450002)关键词有机磷农药,光催化降解,二氧化钛,空心玻璃微球有机磷农药废水的处理目前大多采用生化法,但是处理后的废水中有机磷的含量仍远远高于国家关于废水的排放标准.近年来,利用半导体粉末作为光催化剂降解有机污染物的研究已有许多报道[1,2].文献[3-5]报道了利用光催化剂的悬浮体系降解有机磷化合物的研究,结果表明,有机磷在短时间内可被完全光催化降解至无机磷(PO43-).但是由于半导体粉末甚细,采用悬浮体系既造成光催化剂的二次回收困难,又易造成浪费.本文在先前工作的基础上,将TiO2附载在空心玻璃微球上形成TiO2/beads光催化降解有机磷农药,探讨了多种因素对光催化降解的影响.1实验部分实验所用3种不同结构的有机磷农药为久效磷[(CH3O)2POOCCH3CHCONHCH3]、对硫磷[(C2H5O)2PSOC6H4NO2]、甲拌磷[(C2H5O)2PSSCH2SC2H5].纯度均大于98.5%.空心玻璃微球为铝硅球,平均直径在80�m,密度在0.3～0.7g·cm-3,熔点高于1200℃.Ti(iso-OC3H7)4系实验室合成,其它试剂均为A.R.级.光催化降解实验在光反应器中进行[4].光反应器由三层同心圆筒的石英容器组成,中间空筒内悬有一支375W中压汞灯,特征波长为365nm.内层夹套为冷却水套管,利用冷却水循环可以控制反应液温度在30℃,并滤除波长小于290nm的紫外光.外套管为反应器套管,每次可装入反应液400mL,反应器底部可通入空气,用以搅拌反应液并提供反应所需氧气.实验时先开光源打开冷却水使其稳定5min后,向反应器内加入含有TiO2/beads的反应液,同时开启空气泵并计时,定时取样分析反应液中无机磷的含量,然后计算有机磷农药的光解率�.1998年2月9日收到初稿,1998年4月13日收到修改稿.*安徽省自然科学基金资助项目**通讯联系人85�=PtP0×100%式中:Pt为光照时间t反应液中无机磷的含量(以磷计);P0为光照前反应液中的有机磷含量(理论含磷量).反应液中无机磷的含量直接采用钼蓝比色法测定.空心玻璃微球附载TiO2是以[Ti(iso-OC3H7)4]为原料采用水解胶体5次浸涂焙烧形成的[6].TiO2附载在空心玻璃微球的量采用光度法确定[6].经X射线衍射知空心玻璃微球表面附载的TiO2主要是以锐钛矿型存在,经SEM观察,空心玻璃微球表面附载的TiO2非常均匀.每克空心玻璃微球表面附载0.11gTiO2.2实验结果与讨论2.1有机磷农药及PO43-在TiO2/beads上的吸附量分别取1.0×10-4mol·L-1的3种有机磷农药1000mL,放入6.0gTiO2/beads光催化剂,在黑暗条件下,利用氮气搅拌20min后,除去TiO2/beads,利用气相色谱仪(HP5890型)测定有机磷农药的残留量,然后计算有机磷农药在TiO2/beads上的吸附量.结果见表1.表1TiO2/beads吸附有机磷农药的量农药久效磷甲拌磷对硫磷吸附量/mol·g-13.10×10-63.06×10-63.09×10-6从表1中可看出3种有机磷农药在TiO2/beads上的吸附量基本相同.有机磷农药的完全光催化降解产物之一是PO43-.测定PO43-在TiO2/beads上的吸附量采用以下两种实验条件:(1)UV+TiO2/beads+Air,(2)UV+H2O2+Air.结果表明,采用上述两种实验条件,同浓度的有机磷农药完全光降解,反应液中PO43-的含量相等,说明TiO2/beads对PO43-无明显地吸附.2.2有机磷农药的光解率与光照时间的关系实验条件:有机磷农药的初浓度为1.0×10-4mol·L-1,TiO2/beads用量为6.0g·L-1,反应液初始pH=7,空气流量为0.02m3·h-1.以下实验无特别说明,实验条件均同上所述.表2表示有机磷农药的光解率与光照时间的关系.从表中可以看出,随着光照时间表2有机磷农药的光解率与光照时间的关系光照时间/min020406080100120140久效磷�%030.852.879.093.2100甲拌磷�%020.341.460.775.386.2100对硫磷�%013.127.843.257.672.988.9100的延长,有机磷农药的光解率逐渐升高,3种不同结构的有机磷农药光照140min,有机磷将完全转变为无机磷(PO43-).在