TiO2－Ce（SO4）2光催化氧化体系荧光光度法测定染料浓度

2014年9月第5期浙江外国语学院学报JOURNALOFZHEJIANGINTERNAT10NALSTUDIESUNIVERSIIYSeptember2014No．5TiO2-Ce(SO4)2光催化氧化体系荧光光度法测定染料浓度张一平(浙江外国语学院科学技术学院，浙江杭州310012)摘要：基于Ce(S0)，可以捕获光生电子从而提高半导体光催化氧化能力的原理，建立了一种用纳米TiO，一Ce(SO)，协同体系光催化氧化，然后采用荧光光度法测定染料浓度的简便方法。以茜素红为模拟染料废水，对染料消解的最佳反应条件进行了考察。实验结果表明，pH值0．4，TiO用量1．0g／L，Ce(SO)初始浓度6．Ommol／L，溶液温度80％，紫外光照时间12min为最佳的消解条件。关键词：二氧化钛；硫酸铈；光催化氧化；染料浓度中图分类号：0656．3文献标识码：A文章编号：2095-2074(2014)05-0049-071引言健康用水是全球最稀缺的资源之一。随着纺织、染整工业的迅速发展，染料废水已成为水系环境的主要污染源之一，且排放量连年递增，对染料废水的治理刻不容缓。化学需氧量(ChemicalOxygenDe—mand．简称COD)是染料废水治理和水质监测过程中经常采用的指标，测量的是废水中易受强化学氧化剂氧化的有机物在氧化时所需的氧当量。及时掌握和控制COD值对染料废水的防治有着重要意义。目前，COD值的测定大都采用重铬酸钾回流法，先以KCrO，溶液高温回流而氧化消解有机水样，再以化学滴定定量并间接算出COD值。这个方法测定结果准确，重现性好，但也存在一些问题。如，操作过程繁琐，费时、费电，需大量消耗浓HSO，使用价格昂贵的AgS0作催化剂，并要运用剧毒的HgSO掩蔽氯离子的干扰等。为了解决上述问题，课题组前期利用TiO一KCr，O的协同光催化氧化效应，建立了一种用纳米TiOz-KCr0协同体系光催化氧化，分光光度法测定剩余Cr0一的快速测定染料浓度的方法[1]。在该体系中共存的Cr，O72-作为光生电子的受体，提高了协同体系的光催化氧化能力。它能在有机物彻底氧化的同时被定量还原。而利用分光光度法则可以快速准确测定光催化体系中Cr，072-浓度的变化值，即可间接得出该水样中的染料浓度。这个方法快速、简便、灵敏且环境友好，但随着染料品种的日益增加，分光光度法测定Cr，0。一吸光度时，有可能出现某染料的吸收峰与Cr，0一的吸收峰重叠的情况，从而影响吸光度的测定。考虑到荧光光度法的选择性比分光光度法更好，本文拟选择荧光光度法作为染料浓度的测定方法。荧光光度法能分析的体系有限，而Ce(111)有发射荧光，因此改用Ce(SO)作氧化剂，以TiO-Ce(SO)，协同体系光催化氧化消解染料，还原Ce(IV)为(Ⅲ)，然后以荧光光度法测定生成的Ce(m)，从而快速测定染料浓度。文献检索发现。李成芳等]已成功将此类光催化剂一氧化剂组成的协同体收稿日期：2014—06—19作者简介：张一平(1972-)，女，浙江余杭人，浙江外国语学院科学技术学院化学系教授，理学博士。浙z：~l-国语学院学报2014系(TiO2-Ce(SO))用于葡萄糖溶液COD的测定，辅以荧光光度法检出氧化剂的浓度变化。他们的实验结果表明，在一定浓度范围内，氧化剂浓度的变化量与COD值存在良好的线性相关性，因此可用ce(Ⅲ)荧光值的变化来指示溶液COD值的变化。2实验部分2．1实验仪器与试剂XPA一2型搅拌式光催化反应器、FP一6200型荧光光谱仪、WFH一203B型三用紫外分析仪、WCLG-1微型磁力搅拌器、TGL-16型台式高速离心机。二氧化钛TiO2(德国DegussaP25)，BET表面积50+15m／g，原生粒径21nm，压实密度130g／L，锐钛型与金红石型之比约为80：20。四水硫酸铈(1V)(Ce(SO)·4HO)，上海展云化工有限公司生产，分析纯。茜素红，上海试剂三厂生产，分析纯。2．2实验方法通过控制单一变量(溶液pH值、TiO用量、ce(sO)。初始浓度、反应温度、紫外光照时间)进行的光催化氧化实验，分为5个小组，每组确定一个最佳实验条件。在反应容器中，依次加入Ce(SO)溶液、TiO和一定量的模拟染料茜素红溶液，在一定的反应温度下搅拌数分钟。反应溶液体积保持40mL，用稀NaOH或HSO溶液调pH值。254nm紫外光光照反应一定时间后，高速离心。移取0．20mL的上层液稀释到100mL的容量瓶，最大激发波长为259nm，最大发射波长为354nm，测定溶液中Ce(II1)的荧光强度。光催化氧化消解实验的反应条件为：ce(SO)：初始浓度6．0mmol／L，TiO：用量1．0g／L，初始pH值0．4，溶液温度80~C，紫外光照时间12min。同时做空白实验。3结果与讨