双极液膜法可见光光催化降解染料废水

双极液膜法可见光光催化降解染料废水摘要：本节内容为双极液膜法可见光光催化降解染料废水。采纳溶胶-凝胶法制备了 Bi2O3-TiO2/Ti 膜电极,X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(DRS)和光电性能测试进行了表征,结果表明,Bi 元素掺杂进入了 TiO2 催化剂,拓展了催化剂的光响应波长,使其在可见光下有较明显的光电响应.将 Bi2O3-TiO2/Ti 光阳极与Cu 阴极组装成双极液膜反应器,在可见光下光催化处理活性艳红 X-3B,得出当初始 pH 值为 2.52,废水流量为 80mL/min 时,处理 20mg/L 活性艳红 X-3B150min,脱色率可达 88%.双极液膜法可见光光催化的初步机理考察表明,光生电子自发由 Bi2O3-TiO2 表面转移到 Cu 电极表面,并在 Cu 电极表面直接还原染料,或与其表面液膜中的溶解氧反应生成H2O2,进而参加染料的氧化,由此可实现 Bi2O3-TiO2/Ti 的直接氧化和Cu 阴极的直接还原和间接氧化的双极双效效果。TiO2 光催化剂因其兼具易得、无毒、活性高、稳定性好等优点,在有机废水处理方面得到了广泛的讨论[1-3].为解决粉体 TiO2 催化剂分离难、易团聚失活、光生电子和空穴易复合等问题,负载型 TiO2 催化剂和外加电场的光电催化讨论成为目前该领域讨论的热点[4-6].由于纯 T iO2 催化剂只能受波长小于 387.5nm 的紫外光激发,讨论者采纳掺杂非金属元素[7-9]、复合半导体[10-11]等方法拓展其响应波长,提高其对可见光的利用率.本文利用带隙能介于 2.58~2.85eV 的 Bi2O3[12-13]与 TiO2(带隙能 3.0~3.2eV)进行半导体复合,制备膜电极,以期达到扩展光响应波长的目的.此外,将高效光催化剂的制备和高效光催化反应器的设计结合才能降低成本,将该技术推向实际应用.笔者在前期液膜光催化反应器[14-16]讨论的基础上,提出了斜置双极液膜光催化反应器, 利用斜置光阳极液膜提高激发光的利用率,利用光照射下阳极和阴极形成的肖特基势垒自发转移光生电子提高光生电子和空穴的分离效率,利用斜置阴极液膜提高光生电子的利用率,从而提高光催化效率.以本文制备的 Bi2O3-TiO2/Ti 复合半导体膜电极为光阳极,Cu 为阴极,以活性艳红 X-3B(RBR)为目标污染物,在可见光激发下进行光催化处理,探讨了复合半导体电极光催化性能的影响因素,考察了不同反应条件对脱色率的影响.1 材料与方法1.1 仪器与试剂紫外-可见分光光度计(UV6100,上海元析 XXXX 有限公司);电化学分析仪(CHI650E,北京华科普天 XXXX 有限责任公司);场发射扫描电子显...