二氧化钛膜光催化氧化苯酚的动力学规律摘 要：采纳主波长为 253.7 nm 的紫外光杀菌灯或主波长为 365 nm 的黑光灯作为光源，讨论了二氧化钛(TiO2)膜光催化氧化苯酚水溶液的动力学规律。结果表明：TiO2 膜光催化氧化苯酚水溶液的动力学可以用 Langmuir Hinshelwood(L-H)动力学方程描述，但 L-H 方程只是表面反应的必要条件，并不充分；苯酚水溶液在黑光灯/TiO2膜处理方式下的降解规律与 L-H 方程揭示的动力学变化过程相吻合；在起始浓度范围相同(2.4～16.90 mg/L)的情况下，杀菌灯光催化氧化苯酚水溶液表现为一级反应动力学规律；不管哪种光源， TiO2膜光催化矿化起始浓度 7.40 mg/L 苯酚水溶液的过程均服从一级反应动力学。关键字：二氧化钛 光催化氧化 酚 水溶液 动力学方程 对大多数有机物分子而言，光催化反应以表面作用为主。有机物在催化剂表面被氧化要经过扩散、吸附、表面反应以及脱附等步骤。对采纳二氧化钛(TiO2)膜的固定相光催化反应，扩散过程可能成为速度控制步骤。在通过控制流速消除了扩散的影响后，假如反应物的吸附和产物的解吸都进行得非常快，则多相光催化的总反应速度只由表面反应所决定。反应速度 r 为： r=kθAθOH (1) 式中 k--表面反应速度常数 θA--有机物分子 A 在 TiO2表面的覆盖度 θOH--TiO2表面的·OH 覆盖度 在一个具体的恒定的体系中，θOH可以认为不变，假定产物吸附很弱，则 θA可由Langmuir 公式求得，式(1)可最终变为 1/r=1/kKA·1/CA·1/k 式中 KA--A 在 TiO2表面的吸附平衡常数 CA--A 的浓度 上式即为 Langmuir Hinshelwood 动力学方程，表明 1/r 与 1/CA之间服从直线关系。分析(2)式可知： ① 当 A 的浓度很低时，KACA<<1，此时 ln(CAo/CA)-t 为直线关系，表现为一级反应。 ② 当 A 的浓度很高时，A 在催化剂表面的吸附达饱和状态，θA≈1，此时 CA-t 为直线关系，表现为零级反应动力学。 ③ 假如浓度适中，反应级数介于 0～1。 所以，L-H 方程意味着随反应物浓度的增加，光催化氧化反应的级数将由一级经过分数级而下降为零级。1 实验装置与方法 TiO2膜的制备及实验装置同文献［1］。采纳主波长 253.7 nm 的紫外光杀菌灯或主波长 365 nm 的黑光灯作光源。酚浓度采纳 4-氨基安替比林直接光度法测定［2］。2 实验结果与讨论2.1 光催化动力学规律 苯酚水溶液在黑光灯/TiO2膜处理方式下的降解规律与 L-H 方程揭示的随反应...
