高分子金属卟啉光催化氧化处理废水

第22卷第2期vd．22NO2催化学报ChineseJournalofCatalysis2001年3月March2O01文章编号：0253-9837I2001}02．018904高分子金属卟啉光催化氧化处理废水金星龙，朱琨，房彦军，杨瑞强，陈慧(1西北师范大学化学工学院．兰州730070；2兰州铁道学院环境工程系．兰州73∞m)摘要：将高分子金属卟啉聚中位四(4，4’．联苯二磺酰基)氧基苯基钴卟啉用于多相光催化体系，在温和条件下成功地降解了有机染料吖啶橙．实验结果表明，降解反应符合一级动力学方程lnc=2．52052—056546t(R=一099704)，经8h的反应以后，染料溶液完全褪色将此光催化剂用于混合染料、染料废水、化工厂废水及生活污水的处理，脱色率可达68％．COD去除率可达58％通过对高压汞灯、碘钨灯和自然光等各种光源进行比较，发现在太阳光照射下，金属卟啉光催化氧化降解有机污染物的效率更高、速度更快、降解更完全．关键词：高分子金属卟啉，光催化氧化降解，有机污染物，吖啶橙，废水处理中围分类号：0643文献标识码：A目前，许多国家的地表水和地下水均受到不同程度的污染，水污染治理作为环保领域的重要课题已受到全球范围的重视．近年来，多相光催化法在水污染治理中显示出良好的应用前景11该技术大多以半导体材料特别是Ti(]2为催化剂，通过紫外光照射产生电子一空穴对，这些电子一空穴对迁移到T表面后，便可参与加速氧化还原反应的进行，促使水中一系列有机污染物逐步氧化降解为小分子，最终生成co2，H2O及其它的离子-J．卟啉类化合物的种类繁多，但它们具有相同的基本结构，即都有共轭双键组成的大环．在适当的条件下，可以传递电子或经光照激发出电子，许多金属卟啉可以使分子氧光照活化，因而也是很好的光敏剂_5-6J．但是，有关以卟啉作为光催化剂进行水中有机污染物处理的研究尚未见报道．本文将金属卟啉桥联成高分子聚合物，并利用金属卟啉的光敏性催化降解各种废水，特别是在太阳光照射下表现出良好的光催化降解效率．高分子金属卟啉催化剂具有用量少，反应条件温和，充分利用太阳能而降低能耗等特点，而且有较高的稳定性，反应后自动沉降与水体分离，因而对环境水体不产生二次污染，可望成为优良的光催化剂应用于废水处理．1实验部分1．1实验材料与仪器聚中位四(4，4’一联苯二磺酰基)氧基苯基卟啉(PM(TBPBSOPP)；M=Co，Mn，Cu，Zn，Fe)按文献[7]制备吖啶橙(AO)进口分装，未进一步处理其它化学试剂均为分析纯．uv一3400型紫外一可见分光光度计(日立公司制)，450W和125W的高压汞灯(HPML)及300W的碘钨灯(ITL)(北京灯泡厂生产)，78HW-1磁力搅拌器(浙江省乐清县乐城电器厂生产)，501型超级恒温水浴(上海国华仪器厂生产)，光反应器自制．1．2光催化实验方法在光反应器内加人一定量的高分子金属卟啉光催化剂和35mI的AO水溶液(13．3rag／L)，搅拌，并鼓人空气，在450W的HPML照射下，保持反应温度为(30±1)℃，光源距反应器12一．反应开始后，定时取样并静置沉降分离，在^=492nm处及在420～620nm波长范围内每隔20nm共11处用10m比色皿测定反应溶液的吸光度值，计算反应后AO的降解率和脱色率J．2结果与讨论2．1吖啶橙的光降解过程AO为橙色染料，可见光区最大吸收波长为492Illn，在4．4～219mg／L的浓度范围内符合朗伯一比尔定律，其回归方程为：A=0．02884+0．06203crR=0．9991)式中A为溶液的吸光度值，c为AO溶液的浓度，R为回归系数．如图1所示，光降解反应进行8h后，在可见光区范围内，AO能完全被降解．在紫外光区内，250nm以上的吸光度也随光照时间的延长而降低，但在250Illn以下却出现了新的很强的吸收．这显然是AO被光降解为小分子物质的结果．同时，光催收稿日期：20∞一10-09．第一作者：盘星龙，男，1973年生，硕士研究生联系人：陈慧Tel：(0931)7669904；E．mail：kun@maillzrieductt．基盒项目：国家自然科学基金(29977015)和甘肃省自然科学基金(ZS981A24．O58一Y，ZR-964}66)资助项目维普资讯http://www.cqvip.com催化学报第22卷化氧化降解反应后ODD值升高也证实了这一点这与文献[9]报道的结果相一致．Zln【n圈I吖啶橙光催化降艉过程中的紫外．可见光谱FiUV一sl~tradacfidh~eorange【AO1dI1Tmgphotoeata[yficdegradationIrradiationtimetl／t1：(1)0．c2)2，(3)4，(4】6．c5)82．2吖啶橙光催化氧化降解反应动力学如