铋酸钠可见光光催化氧化水中苯胺的研究

2014年第40卷第3期工业安全与环保March2014IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection铋酸钠可见光光催化氧化水中苯胺的研究*郑文婕刘国裴昭君(成都理工大学环境与土木工程学院成都610059)摘要采用铋酸钠为催化剂，在可见光条件下光催化氧化处理苯胺，分别采用单因子试验和正交因子试验研究了苯胺初始浓度、苯胺废水初始pH值、催化剂投加量对氧化效果的影响，分析了光催化动力学模型和动力学速率方程。结果表明，铋酸钠光催化氧化能够快速降解水中的苯胺，试验中各条件下苯胺的降解率2h后最低也可达到60％以上，一些条件下甚至可达95％以上；正交试验表明最佳运行条件为pH=5，催化剂投加量为1s／L，苯胺初始质量浓度为20mg／L；铋酸钠光催化氧化苯胺符合Lan／~nuir～Hinshelwood一级动力学模型及其动力学速率方程；苯胺初始质量浓度从20ms／L增加到60ms／L时，反应速率从0．0402min降至0．0222rnln～。关键词铋酸钠光催化苯胺PhotocatalyticDegradationofAnilineinWaterbyNaBiO3UnderVisibleLightIrradiation勾l皿NGWenjieLIUGuoPEIZhaojun(CollegeofEnvironmentandCivilEngineering，ChengduUniversityofTechnologyCheng&610059)Al~traetIephotocatalytiedegradationofanilineoverNaBiO3undervisiblelightirradiationisstudiedbyindividualex-pefimentandorthogonaltesttoexploretheinfluencesoftheinitialconcentration，pH，NaBi03dosageontheoxidation．Pho—tocatalytiedynamicmodelanddy~mlcrateequationarealsoanalyzed．11leresultsshowthatanilinecaIIalmostcompletelybedeeolofizedto60％in120mi118whlchevellcanreach95％invenconditions；thebestworkingconditionshouldbe：pH=5，NaBiO3dosageislg／Landinitialconcentrationofanilineis20mg／L；thephotocatalyticdegradationconformswithfirst—orderkineticmodelanddynamicrateequationofLangmuir—Himhelwood；whihtheinitialconcentrationofanilineincreasesfrom20mg／Lto60mg／L．thereactionratedecreasesfrom0．0402win～to0．0222rain～．KeyWordsNaBi03photocatalytieaniline0引言苯胺是一种常见的芳香族化合物，广泛应用于印染工业、橡胶工业及制药业等。苯胺具有较强毒性，对人体有较大危害，是一种“三致”物质，因此世界各国都将苯胺当做一种优先控制污染物Ⅲ1。作为一种环境友好的技术，光催化氧化广泛用于处理各类污染物。传统光催化剂no2的光谱响应范围窄，光生电子一空穴对的再复合率高，极大降低了光催化反应的速率和选择性。对Tio2进行修饰改性和寻找开发新型半导体光催化剂，成为光催化领域的重要方向[2-41。N~Bi03因其具有特殊的强氧化性、电磁性质和电化学活性，已成功地应用于有机合成、超导体和电化学等领域l5J。2007年，TetsuyaKado[]等人首次将NaBiO3作为催化剂，在可见光为光源的条件下降解亚甲基蓝，取得了不错的效果。之后，又有许多学者针对NaBiO3光催化氧化有机物进行了研究【7】，证明了NaBiO3在光催化领域有广阔的应用前景。1实验部分1．1实验材料与仪器测试用药均为分析纯，光源为成都纳谱光电有限责任公司生产的500W氙灯。光催化装置为自制，详见图1。苯胺测定采用V一1100D型可见光分光光度计。1．2实验方法将一定体积的苯胺溶于水后，调整pH值，加人铋酸钠，置于光催化反应器中，反应一定时间后取样。水样经过滤后，采用N一(1一萘基)乙二胺偶氮分光光度法【8J测定苯胺含量。用Langmuir—Himhe1．wood(L—H)方程对不同初始浓度的苯胺溶液反应*基金项目：国家自然科学基金资助