【集萃網(wǎng)觀察】前言

　　廢水的處理方法主要有分離處理、稀釋處理和轉(zhuǎn)化處理。前兩種屬于物理方法，后一種屬于化學方法。物理方法一般只是簡單地改變污染物的存在形式，不能從根本上解決污染。例如，分離處理只是將污染物從一相轉(zhuǎn)成另一相，并沒將污染物真正無害化，有時還可能存在二次污染；稀釋處理只是通過稀釋廢水來降低廢水的一些污染指標，既未將污染物分離，也沒有改變污染物的化學性質(zhì)；而轉(zhuǎn)化處理則是通過化學或生化作用改變污染物的分子結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)化為無害的或可分離的物質(zhì)。

　　近20 年來逐漸發(fā)展起來的光催化降解技術(shù)是一種綠色的、廉價的、徹底的污染物處理技術(shù)。目前，用于光催化降解環(huán)境污染物的最受關(guān)注的催化劑主要是半導體催化劑TiO2。其催化活性高、穩(wěn)定性好，對人體無害，可以重復使用。

　　與大粒徑的TiO2顆粒比較，納米級的TiO2催化活性更高，具有以下特點：

　　（1）表面原子多，光吸收效率高；

　�。�2）催化劑表面光生載流子濃度高；

　�。�3）光生電子和光生空穴的復合幾率小；

　　（4）表面吸附的OH - 多，有利于產(chǎn)生較多的羥基自由基。

　　此外，納米TiO2粒子因尺寸量子效應，導帶和價帶能級由連續(xù)變?yōu)榉蛛x，能隙增大，導帶電位更低，價帶電位更高，增強了TiO2的氧化還原能力，其光催化降解活性和廣譜性也隨之加強。

　　1 試驗

　　1. 1 藥劑與儀器

　　1. 1. 1 藥劑

　　陽離子桃紅FGH、納米TiO2（自制[1]，粒徑范圍5 ～ 20 nm），其它試劑均為市售（化學純）。

　　1. 1. 2 儀器

　　旋轉(zhuǎn)式石英光解儀（江蘇省環(huán)境科學研究所）；有機碳測定儀TOC-500（日本Shimadzu 公司）；Uvilon 810 紫外可見分光光度儀（瑞士）；高壓汞燈：功率125 W，主波長365 nm（上海亞明燈泡廠）。

　　1. 2 試驗方法

　　在石英試管（內(nèi)徑2. 5 cm、長15 cm）中加入已配制的染料溶液，再加入TiO2催化劑，在旋轉(zhuǎn)式光解儀中用高壓汞燈照射。

　　高壓汞燈置于石英玻璃冷卻套管內(nèi)，冷卻套管固定在反應器中央，套管的夾層中通有冷卻水，通過調(diào)節(jié)冷卻水的流量以消除高壓汞燈的熱效應，使反應器內(nèi)溶液溫度恒定。

　　高壓汞燈距石英試管10 cm。石英試管在電機帶動下旋轉(zhuǎn)，以使溶液受紫外光照射均勻。光照一定時間后取出，用離心機離心，使TiO2與溶液分離，取上層清液進行分析。

　　1. 3 分析方法

　　1. 3. 1 脫色率

　　用紫外可見分光光度計對處理前后的溶液在200 ～ 800 nm范圍內(nèi)進行吸光度測定，然后根據(jù)最大吸收處的吸光度來計算脫色率：

　　式中：A前——— 染料溶液降解前的吸光度值

　　A后——— 染料溶液降解后的吸光度值。

　　1. 3. 2 TOC 去除率

　　采用有機碳測定儀測定降解前后溶液的TOC 值，計算TOC 去除率，以確定染料降解程度：

　　其中，TOC前和TOC后分別為染料溶液降解前后的TOC 值。

　　2 試驗結(jié)果

　　2. 1 pH 值對染料脫色率的影響

　　在200 mg / L 染料溶液中，以1 : 3 的HCl 和100 g / L的NaOH 分別調(diào)節(jié)染料溶液的pH 值為2、4、6、9、12；加入納米TiO2（ 添加量500 mg / L ）；光照240 min。其pH 值對陽離子染料的脫色情況見圖1。

　　從圖1 看出，溶液pH 值對染料脫色影響較大。中性時脫色效果較差，酸性和堿性條件脫色效果較好。

　　在酸性環(huán)境下，溶液中的H + 通過下列方式轉(zhuǎn)化為羥基自由基：