二氧化鈦紫外光催化降解鹽基杏黃染料廢水的研究(存儲版)

　　

【正文】 The research of TiO2 ultraviolet catalytic degradation base of the Basic Orange wastewaterAbstractIn recent years, with the development of agriculture and industry, more and more kinds of production sewage arise, how to make the sewage processing， rather than directly discharge into natural waters has bee an important problem facing today39。本文就二氧化鈦的催化機理和對杏黃溶液（C12H13ClN4）的催化光解反應，從二氧化鈦用量，底物初始濃度，反應條件以及pH值四個方面綜合闡述二氧化鈦的光催化活性。二氧化鈦還可以與其他半導體化合物復合，形成復合型半導體，以改變其光譜影響[4]。在復合半導體光催化劑或雜質改性二氧化鈦光催化劑中再擔載一些貴金屬，將對二氧化鈦的光催化活性產生進一步的影響。由于半導體的能帶間缺少連續區域，所產生的電子空穴對具有較長的壽命，在磁場作用下發生分離并遷移到納米粒子表面，參與氧化和還原反應；而光致空穴具有強氧化性，可奪取吸附于TiO2納米粒子表面的有機物或溶劑分子 (離子) 中的電子使其活化參與反應，如與OH反應生成氧化性很高的羥基自由基 (當光催化反應結束后，這種晶格畸變驅動力能使被降解物分子鍵斷裂，使其離開銳鈦礦TiO2表面，最后使得TiO2表面晶格畸變恢復到正常結構，即發生降解與解吸附作用。反應器上端具有磨口供取樣用，底部的磁力攪拌裝置使反應溶液均勻攪動。每隔5min抽取一次溶液，分別測定吸光度，研究反應條件不同對杏黃溶液降解的影響。催化劑用量比較少時，杏黃溶液降解的速率和最終降解率都比較低，進行到25min時，%，%。得到如下動力學反應關系圖：圖6 動力學反應關系圖從圖6可以清晰看到，杏黃溶液的初始濃度越高，透光率越差，被溶液吸收的光子能量就越多，二氧化鈦對光能的利用就越少，所以使得濃度越高，降解速率降低，降解率也降低。下圖為不同pH對二氧化鈦光催化降解杏黃溶液的動力學擬合曲線：圖9 不同pH對二氧化鈦光催化降解杏黃溶液動力學擬合曲線其中各個pH條件下的動力學方程和相關系數列于表2：表2 杏黃溶液各個pH條件下的動力學方程和相關系數 pH 動力學方程 一級反應速率常數 相關系數3 y = R2=5 y = R2=7 y = R2=9 y = R2=11 y = R2=從表2可以看出，此反應的一級反應速率模型具有較好的相關系數，對于二氧化鈦在不同pH條件下的催化活性表征比較明確。杏黃溶液濃度越高，降解速率和降解率都越低。ndezAlonso M D, Fresno F, Su225。另外，實驗過程中，黃開波，張會芳等同學也為我的實驗做了很大貢獻。在此，對我的母?！幽峡萍紝W院，致以最崇高的敬意，對我的每一位老師，每一位朋友和同學致以最真誠的感謝。，不易分解。，降解速率以及最終降解率都達到最大值。在紫外光條件下加入催化劑后，杏黃溶液的降解率大大提高，%。從圖5可以看出，反應物的初始濃度越高，降解率越低。圖2 杏黃溶液標準曲線 杏黃溶液基本信息匯總[20]中文名稱：鹽基杏黃 英文名稱：Basic orange 結構圖：圖3 鹽基杏黃結構式分子式：C12H13ClN4熔點：118～℃性狀：紅褐色結晶性粉末或帶綠色光澤的黑色塊狀晶體。，在可見光條件下分別對250mL，50mg/L的杏黃溶液進行降解，每隔5min抽取一次溶液，在紫外可見分光光度計上測定吸光度，研究催化劑用量對杏黃溶液降解的影響。此外，對金紅石TiO2也進行了相同實驗，發現亞甲基藍的吸附對金紅石TiO2晶格的影響很小，這就解釋了金紅石型TiO2的光催化效率低于銳鈦礦型TiO2的原因。近來，潘等利用高分辨投射電子顯微技術 (HRTEM) 對TiO2光催化過程和機理進行了的研究，提出了一個基于“晶格畸變驅動力的TiO2光催化降解理論”。光催化是指催化劑將光能轉變成化學能，以引發或加速化學反應的過程。利用雜質離子來改變半導體中電子和空穴的濃度，在光照作用下，因摻雜引起的電子躍遷的能量要小于禁帶寬度Eg，而且摻雜電子濃度較大，故其光譜響應向可見光方向移動[7,8,9]。二十幾年來，人們對光催化機理做了大量討論，弄清楚了半導體光催化劑的作用原理，在材料選擇以及制備方面也經歷了由盲目性到目標明確，由簡單到復雜，由單一到復合的過程。河南科技學院2013屆本科畢業論文TiO2紫外光催化降解鹽基杏黃染料廢水的研究 學生姓名：劉凱 所在學院：資源與環境學院 所學專