颜料红254-TiO2光催化降解罗丹明B废水

更新时间：2014-06-29 17:20 来源：环境工程学报作者: 阅读：2472

摘要：以工业有机颜料C.I.颜料红254（DPP254）为敏化剂，通过溶剂热法对纯TiO2进行改性，得到复合光催化剂DPP254-TiO2。并通过XRD、SEM、UV-VisDRS和N2吸附-脱附（BET和BJH）等测试手段对DPP254-TiO2进行了表征。以罗丹明B（RhB）为目标降解物，研究了DPP254-TiO2在可见光下对有机污染物的光催化降解性能。同时考察了DPP254含量、反应时间、RhB初始浓度和催化剂浓度等因素对RhB降解速率的影响。结果表明，改性后的催化剂光响应范围由紫外光区拓宽到可见光区。对其光催化反应机理进行了探讨。催化剂重复使用4次，活性没有明显降低，说明催化剂具有很好的稳定性。

印染行业产生大量废水、且废水中有机污染物含量高，对人类和环境危害严重，常用的微生物处理技术对染料等合成有机物难以降解，共沉淀、吸附、化学氧化等方法存在去除率低、成本高，并且易引起二次污染。因此，印染废水中有机污染物的处理是亟待解决的问题。

近年来，高级氧化技术已被证明可应用在难降解的印染废水处理中，其中TIO2光催化技术是最具潜力的氧化技术，它可使难生物降解的染料降解成CO2和H2O。纳米TIO2作为光催化剂具有活性高、氧化能力强、能耗低及相对稳定等优势，但其在光催化过程中存在明显的不足：光生电子与空穴复合率高，易失去催化活性；光吸收波长范围窄，可见光利用率低；对污染物吸附较弱等。因此，必须对TIO2进行改性。

光敏化是拓宽TIO2可见光响应的有效途径之一，目前在光敏化方面研究最为广泛的修饰手段是有机染料光敏化技术，但是染料敏化纳米TIO2的过程也被用于提高该染料自身的可见光降解效率，绝大多数染料在可见光照射下不稳定，会降解，且在TIO2存在条件下，这种降解会加速进行，这是利用染料敏化纳米TIO2提高其可见光降解所面临的主要困难。工业有机颜料具有可见光响应的特点，并且具有优异的耐光牢度与耐气候牢度、良好的耐溶剂性、耐热稳定性、水不溶性和成本低等优点，可以大大提高光催化剂的稳定性和重复使用性，有望在光催化降解有机污染物理论上获得新的突破。

因此本文主要采用工业有机颜料DPP254改性TIO2，然后研究了光催化体系催化剂用量、催化剂组成、初始浓度和反应时间等因素对罗丹明B溶液降解率的影响，最后对其光催化机理进行了探讨。

1实验部分

1.1主要药品和仪器

药品：二氧化钛（TIO2），优级纯，德国德固赛化学公司；C．I．颜料红254（DPP254），化学纯，南通市争妍颜料化工有限公司；N，N二甲基甲酰胺（DMF），分析纯，天津市凯通化学试剂有限公司；山梨糖醇酐油酸酯（SPAN-80），化学纯，天津西玛科技有限公司。

仪器：XPA-7型多试管同时搅拌光学反应仪，南京胥江机电厂；CHD-0510低温恒温循环器，常州博远实验分析仪器厂；AgILeNT8453紫外分光光度计，济南胜利仪器公司。UV365型UV-VIS吸收光谱仪，日本岛津公司；RIgAkUD/mAX2500V/PC型转靶X射线衍射仪，日本理学公司。

1.2DPP254-TIO2复合光催化剂的制备

将0045gDPP254溶于80mLDMF溶液中，向其中加入4.5gTIO2，并加入0.8mLSPAN-80，搅拌成红色均匀的悬浊液，转入水热反应釜中，200℃下反应3.5h，自然冷却至室温。将所得悬浊液离心分离，用蒸馏水多次洗涤沉淀离心至上层液呈无色，然后将所得沉淀物干燥，研细，得到粉红色DPP254TIO2复合催化剂粉末。改变DPP254与TIO2的相对比例得到不同DPP254含量的复合光催化剂。

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