罗丹明B染料在可见光照射下的催化降解VIP专享VIP免费

罗丹明B染料在可见光照射下的催化降解作者：姚文华刘莉李学者来源：《中国化工贸易•上旬刊》2017年第07期摘要：以罗丹明B模拟染料废水，500W卤钨灯为光源，以无定形纳米TiO2为催化剂，探讨该催化剂在可见光照射下催化降解这种染料的活性。研究结果表明，TiO2用量为50mg，罗丹明B的溶液浓度为10ppm，光照时间为3h,罗丹明B的光催化降解效率就已经达到97.60%。罗丹明B在只有可见光照射的自降解实验中降解率很低，在无光照的暗反应实验中脱色也不是很明显，而当添加了催化剂，并用500W卤钨灯作为可见光光源激发催化剂时，染料的降解效率高达97.60%。由此可得出，染料能被高效光催化降解应该是催化剂和可见光协同作用的结果。关键词：罗丹明B;光催化降解；无定形纳米TiO2目前印染工业不断发展，印染废水大量的排入河流中。因印染废水是一种有机物含量高、毒性大、色度大、难生物降解的染料，给水环境造成了严重的污染！罗丹明B学名为碱性玫瑰精B，英文名为RhodamineB，简写为RhB。RhB属占吨类碱性染料，其结构式(C.I.45170)如下图所示，分子式为C28H31N2O3C1,分子量为479.029。外形为艳绿色闪光小结晶状粉末。在水中的溶解度为0.78%，总体电荷为正电。罗丹明B是常见的有机污染物，具有相当高的抗直接光分解和氧化的能力，其浓度可采用分光光度法测定，方法简便，常被用做光催化反应的模型反应物。因此本论文选择罗丹明B为目标降解物。现在各国采用物理法、化学法、生化法等传统方法来降解印染废水。但传统的方法不但不能完全降解有机污染物，而且容易引入二次污染物［1］，所以人们需要一种简单、高效、低耗费、无二次污染的降解技术。半导体光催化技术是一种简单、绿色环保、高效、无毒性且节能而被人们广泛应用［2-6］。TiO2为白色粉末，在目前发现的催化剂中，TiO2是一种化学性质稳定(不溶于水、稀酸，微溶于碱和热硝酸)、光催化活性高、无毒无害、成本低、还原能力强、被广泛用于环保，而且高效、可以循环利用的绿色光催化材料［7-10］。这篇论文以TiO2为催化剂，探讨在可见光照射下罗丹明B降解的情况，为染料废水的处理提供理论依据和可行的方法。1实验部分1.1实验仪器和试剂仪器：UV5000紫外-可见分光光度计、500W卤钨灯、GUOHUA800低速离心机、78-1型磁力加热搅拌器、滤光片、自制光化学反应仪。试剂：罗丹明B、无水乙醇、钛酸异丙酯。1.2染料溶液的配制称取0.01g罗丹明B加一定的蒸馏水，搅拌至全部溶解，将该溶液转入1000mL的容量瓶中，加蒸馏水、振荡、摇匀、定容，贴标签即得10ppm的染料。1.3催化剂的制备催化剂的合成方法如下［11］：于250mL锥形瓶中加入50mL蒸馏水后，进行磁力搅拌的同时，缓慢滴入5mL钛酸异丙酯，滴入过程中形成絮状沉淀，滴完后继续搅拌24小时，使钛酸异丙酯完全水解，然后进行离心分离，并用蒸馏水洗涤10次至接近中性，最后将所得白色固体在80°C下烘12小时，即得无定形TiO2，取出催化剂研细、包装、贴标签并置于干燥器中。1.4光催化降解实验取一定的染料溶液，用UV5000紫外-可见分光光度计扫描200-800nm之间的吸收曲线，记下最大吸收波长和吸光度。再分别量取三份80mLlOppm的该染料溶液于100mL反应瓶中，在两瓶里加入10mg催化剂，一瓶在500W卤钨灯照射下反应，探讨催化剂的光催化活性，一瓶在黑暗条件下反应，探讨催化剂的吸附脱色性能，另一瓶在光照不加催化剂下进行，探讨在可见光照射条件下的自降解。每隔0.5h取7ml样品离心，扫描离心液在200-800nm之间UV-Vis图谱，找出最大吸收波长下的吸光度值。1.5降解率的计算公式降解率的计算：n=(CO-C)/COx1OO%=(AO-At/AO)xlOO%其中：n为催化降解率、CO为原溶液浓度、C为光照时间t时溶液浓度、AO为降解前的原溶液最大波长下吸光度、At为光照时间t时溶液最大波长下的吸光度。2实验结果与讨论2.1光照时间对光催化降解效率的影响固定罗丹明B染料的浓度为lOppm，催化剂用量为50mg，探讨光照时间对降解效率的影响，研究结果如图2-1所示。由实验结果可以看出，随光照时间增加，罗丹明B的降解率逐渐增大。当光照时间为0.5h，降解率为38.10%；当光照时间为2.5h，降解率达到了94.90%；当光照时间为3h,降解效率高达97.6...