硫掺杂TiO2光催化处理模拟废水Cr（VI）和2-萘酚

第15卷第7期2015年3月1671—1815(2015)07—0122—07科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringVo1．15No．7Mar．20l5⑥2015Sci．Tech．Engrg．环境科学硫掺杂TiO2光催化处理模拟废水Cr(VI)和2-萘酚夏璐李国磊张博涵邓殷敏(广西民族大学化学化工学院广西林产化学与工程自治区重点实验室化学与生物转化过程新技术广西高校重点实验室，南宁530008)摘要采用自制的S／TiO作为光催化剂，在可见光下进行光催化降解2一萘酚和还原cr(VI)的实验。考察了S／TiO投加量、2一萘酚初始浓度和pH值对2一萘酚降解光催化性能的影响及cr(VI)～2一萘酚混合体系光催化反应的研究。结果表明：S／TiO，投加量为2．0g／L，2-萘酚溶液初始浓度18．75mg／L，pH值为6～7时2一萘酚光催化降解效果最好；混合体系中的2一萘酚的降解率及cr(VI)还原率均较相应的单一体系高，Cr(VI)的还原与2一萘酚的氧化之间产生了协同效应。cr(VI)和2一萘酚的光催化反应均为拟一级反应动力学。关键词cr(VI)一2一萘酚S／TiO可见光催化协同效应中图法分类号X703；文献标志码A光催化技术从1972年开始研究。随着工业的发展，环境污染问题越来越严重，光催化技术用于净化环境已成为国内外研究的热点J。经过40多年的发展，光催化降解有机污染物已得到深入研究J，还原重金属离子的研究也有报道J。但在过去的研究中，很少涉及有机物与重金属离子混合的复杂体系。从TiO光催化作用机理来看，作为电子受体的金属离子与作为电子给体的有机物共存势必对两个过程都有利--，’。工业产生的废水不可能只存在一种污染物，其成分既可能有重金属离子也可能有有机污染物，因此无论从理论还是实际应用上光催化处理混合污染物体系的研究都具有重要价值，但是可见光领域混合体系的光催化研究在理论上和实际应用上显得不足。工业废水中的Cr(VI)是一种常见的有毒重金属离子，对人的身体有极大危害；2一萘酚是一种毒性大且难降解的有机污染物。选择Cr(VI)～2-萘酚混合污染体系，采用自制硫掺杂TiO：作为光催化剂，考察在可见光条件下S／TiO投加量、初始浓度和pH值等因素对2．萘酚降解的影响及Cr(VI)～2—2014年10月27日收到国家自然科学基金项目(41061044，41461092)、广西自然科学基金面上项目(2012GXNSFAA053017)、广西林产化学与工程协同创新中心基金项目(2013A10)、广西民族大学研究生教育创新计划项目(gxun—chx2014095)资助第一作者简介：夏璐(1963一)，女，教授，博士，硕士生导师。研究方向：环境工程、水处理技术。Email：xialugx@163．com。萘酚混合体系中Cr(VI)还原和2．萘酚降解的协同作用和动力学研究。1实验部分1．1主要试剂与仪器2．萘酚(中国医药集团化学试剂有限公司)，重铬酸钾(国药集团化学试剂有限公司)，二苯碳酰二肼(天津科密欧化学试剂有限司)，过硫酸钾(天津市北方天医化学试剂厂)，冰醋酸(广东光华化学厂有限公司)，钛酸丁酯(天津科密欧化学试剂有限公司)，无水乙醇(天津北联精细化学品开发有限公司)，以上试剂均为分析纯。500W的飞利浦卤钨灯(飞利浦亚明照明有限公司)，肯高uV滤光镜(上海肯高商贸有限公司)，90—2型电动离心机(金坛市国旺实验仪器厂)，uV_9100型紫外可见分光光度计(北京瑞利分析仪器公司)，紫外可见分光光度计(日本JASCO)，AR224CN型电子天平(奥豪斯仪器有限公司)，PHS-3C精密pH计(上海精密科学仪器有限公司)，DF—lO1S集热式恒温磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司)，SUPRA55型场发射扫描电子显微镜镜(德国卡尔萘司公司)，盯．IR(550II)型傅里叶红外光谱(NicoletteMagna公司)。1．2催化剂制备和表征1．2．1S／TiO2的制备将一定量的钛酸丁酯溶于适量的冰醋酸和无水乙醇中，磁力搅拌、混合均匀，得A液；将一定量过科学技术与工程15卷不同质量的S／TiO：催化剂(投加量分别为0、0．5、1．0、1．5、2．0、2．5、3．0g／L)，在pH为5，反应温度25cI=的条件下进行可见光催化反应。2．萘酚降解结果见图3。0005l015202530时间／h图3S／TiO：投加量对光催化活性的影响Fig．3EffectofdosageofS-dopedTiO2onphotocatalyticactivity由图3可见，催化剂最佳的投加量为2．0g／L，这是因为S／TiO：投加量较少时，溶液中分布的催化剂的活性位点比较少，因此降解率不高；当S／TiO：投加量逐渐增加，催化剂的活性位点