O_2对铁掺杂玻璃纤维负载TiO_2光催化降解苯酚的影响

第41卷第1期2012年1月应用化工AppliedChemicalIndustryVo1．41No．1Jan．2012o2对铁掺杂玻璃纤维负载TiO2‘光催化降解苯酚的影响王西峰，彭党聪，胡晓莲(1．西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055；2．湖南科技大学土木工程学院，湖南湘潭411201)摘要：采用三价铁对TiO进行掺杂改性，并以玻璃纤维为载体，将改性后的TiO负载到其表面，形成光催化反应填料，以高压汞灯为光源，进行水中苯酚的光催化降解，反应过程中引入O，以促进水中HO·的生成，重点考察了O的引发作用对光催化氧化的影响。结果表明，O的加入对HO·的产生有显著的引发作用，可明显提高光催化效率。在(UV365)250W光源照射下，pH值为3—5，O通入量1．0L／(min·L)，反应器内上升流速为0．7m／min等实验条件下，初始浓度为30mg／L的苯酚废水，经120rain光催化反应后，其矿化率可达83％以上。关键词：二氧化钛；铁掺杂；O：；光催化氧化中图分类号：TQ09；x592文献标识码：A文章编号：1671—3206(2012)01一oo49—04O2initiateofphoto—catalyticoxidationofphenolthTiO2／Fe3coatedonglassfiberWANGXi-feng’，PENGDang—cong，HUXiao—lian(1．SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering，Xi’anUniversityofArchitecture＆Technology，Xi’all710055，China；2．SchoolofCivilEngineering，HunanUnivemi~ofScienceandTechnology，Xiangtan411201，China)Abstract：Fe”DopingmodificationofTiO2wascoatedonglassfiberascomposite，andaphoto—catalyticprocessusedtoremoven．acephenolinwastewaterwasinvestigated．Oxygenwasusedastheinitiator．Re—sultsshowedthatcomparedwithN2，thebubbleof02cansignificantlyimprovetheeficiencyofphoto—cata—lytic．With250WUV365asthelightsource，undertheconditionofpH3～5andO2of1．0L／(min·L)，phenolmineralizationratecouldreachabout81％withtheinitialphenolconcentrationof30m#Landreactiontimeof120rain．Keywords：TiO2；irondoped；02；photo—catalyticoxidationTiO光催化技术是一种新兴的高级氧化技术，以TiO：作为催化剂，以紫外光作为激发光源，TiO半导体价带上的电子吸收光子能量后，跃迁到导带上，形成光生电子一空穴对，电子一空穴对可将固一液界面上的羟基或水还原为羟基自由基(HO·)¨4。，同时将催化剂表面吸附的氧分子还原为超氧阴离子(·O)，超氧阴离子与水中无机离子或部分有机物反应也可生成羟基自由基，羟自由基具有较高的氧化还原电位，能无选择地将水中难降解的污染物氧化为水、CO和N等无机小分子圳。同时，反应体系中共存的某些金属离子对TiO：的光催化活性具有一定的强化作用，如铁离子可影响光生电子与空穴的分离，提高其光催化效率，同时可使TiO吸收光带发生红移，使其吸光范围向可见光区拓展，以利于对太阳光的利用。Fe¨和Ti半径非常接近，Fe¨很容易渗入TiO：中，形成Fe—Ti的共存晶格¨]。因此，掺杂Fe¨，进行TiO催化剂的改性具有较强的实际作用。本研究以玻璃纤维丝为光催化剂的载体，将Fe¨和TiO：负载到玻璃纤维表面，形成Fe¨掺杂改性的TiO：三维空间光催化催化剂，此方案在解决二氧化钛催化剂回收困难的同时，利用玻璃纤维比表面积大、透光性好、物理、化学性质稳定等特点，实现催化剂负载量大，效率高，合理利用光能等特点，以收稿日期：2011．11-09修改稿日期：2011—12-05基金项目：住房和城乡建设部科学技术研究开发项目(2010．K7．13)；陕西省西部建筑科技重点实验室开放研究基金资助项目(09KF12)作者简介：王西峰(1974一)，男，陕西西安人，西安建筑科技大学在读博士研究生，湖南科技大学副教授，主要从事水和废水的深度处