低温下TiO2光催化降解三甲胺气体.pdf

食品与发酵工业FO0 AND FERMENTATION INDUSTRIES
DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201512020
低温下TiO2光催化降解三甲胺气体
杨晓飞,梅林,王志耕,薛秀恒
(安徽农业大学茶与食品科技学院,安徽省农产品加工工程实验室,安徽合肥,230036)
摘要为探讨低温下紫外光催化TiO2降解三甲胺气体的效果,以紫外灯为光源,研究了TiO2处理、紫外光处
理、紫外光辐照催化TiO2处理3种方法降解三甲胺气体的效果,并探讨了三甲胺初始浓度和紫外光辐照强度对
三甲胺光催化降解效果的影响。结果表明:TiO2光催化降解三甲胺效果显著,降解过程中ln(Co/C2)与时间t呈
良好的线性关系,三甲胺的光催化降解遵循一级反应动力学过程;在光强为147uW/ecma2的条件下,当三甲胺的
初始质量浓度在3~12mg/m'内时,随三甲胺初始浓度C。的增加,其降解率逐渐降低,反应速率常数K也逐渐减
小,K与C。的线性关系为K=-0.0024C。+0.0502(R2=0.9970);在三甲胺初始浓度为12mg/m3的条件下,
当光强在28~170uW/em2内时,随紫外光辐照强度的增加,三甲胺的降解率逐淅增大,反应速率常数κ也逐渐
增大,K与的线性关系为K=0.0050ln(I)-0.0033(R2=0.9933)。
关键词TiO2;光催化降解;三甲胺;降解率;反应速率常数
三甲胺广泛分布于水产品、肉制品等食品品等食品的功能特性。
中-3,并随着食品新鲜程度的下降,三甲胺的量会
越来越多。三.甲胺具有腐败气味,人对三甲胺的1材料和方法
嗅党阈浓度为2mg/m2?。当冰箱、冷藏室或冷藏车
1材料和仪器
等密闭空间中长时间贮藏或运输水产品时,它们会散
i02和33%三甲胺水溶液,国药集团化学试剂
发出三甲胺气体,使密闭空间内产生异味,甚至污染有限公司;浓盐酸HCl(分析纯),西陇化工有限公司;
其他食品。因此,三甲胺气体去除技术的研究,对提NaOH(分析纯),无锡市亚盛化工有限公司。
高密闭空间贮彍或运输水产品、肉制品的功能特性具
Agilent7890B气相色谱仪,美国安捷伦科技有限
有应用意义。
公司;CP24C电子天平,奥豪斯仪有限公司;去离子
近年发展的光催化氧化技术因氧化能力极强,可水纯水机,克尔顿有限公司;BD/BC347KMN美的电
以将有机物彻底氧化为无毒无害的小分子无机物而被冰箱,美的电冰箱有限公司;SHZ-D型循环水式真空
广泛地应用于降解有机物。其中7iO2因其催化活性泵,上海羌强实业发展有限公司;365mm紫外灯,雪
高、稳定性好而成为最受欢迎的催化剂之一。目前已菜特光电科技股份有限公司。
经有不少研究利用T02光催化降解果蔬、土壤以及水1.2实验方法
体中的残留农药、有机物染料以及净化空气等”4,并1.2.1TiO2涂板的制备
都取得了良好的降解效果。但是关于T102光催化降解
称取10.0gTiO2,用水分散后均匀涂布在面积
三甲胺气体的的研究鲜见报道。本文在冰箱冷藏室条为25cmx40cm的冰箱隔板上,然后置于40℃烘箱
件下,以紫外灯为光源,研究了TO2光催化降解三甲胺中烘干,制得Ti02涂层密度为10.0mg/cm2的TiO2涂
气体的效果,并探讨了三甲胺初始浓度和紫外光强度板。
对三甲胺光催化降解率和降解速率常数的影响,以期1.2.2实验装置
为低温下TiO2光催化降解三甲胺气体的应用提供技
取容积为30L的储癜箱,将紫外灯和TO2涂板
术支持,进而改善密闭空间贮或运输水产品、肉制粘附于储藏箱内壁,将储藏箱密封后置于4℃冰箱
中,模拟冰箱环境,然后在密封的储藏箱中进行三甲
第一作者:硕士研究生(王志耕教授为通讯作者,E-mail:wzhg@
胺气体的降解。
安徽省科技攻关计划(No.1301xcs03086)
2.3三甲胺降解方法
收稿日期:2015-07-03,改回日期:2015-07-2
向密封的储藏箱中送入三甲胺气体,再次密封,
10812015Vol41No.12( Total336)
万方数据
研究报告
然后将储藏箱放入4℃冰箱,对储藏箱中的三甲胺进气流速40.0ml/min;空气流速400.0ml/min
行降解处理一段时间,再采集和检测储疲箱中残留的1.2.8不同方法降解三甲胺效果的比较研究
三甲胺气体,计算三甲胺的残留浓度及降解率。
向3组(每组7个)密封储藏箱中均送人初始浓
三甲胺的残留浓度[公式(1)]及降解率的计算度为12mg/m2°的三甲胺气体,在4℃冰箱中按表
公式(2)]
1的处理方法对3组储藏箱中的三甲胺进行降解处
c x
(1)理,然后分别于0,10,20,30,40,50,60min后从各组
中抽出1个储藏箱采集和检测其中残留的三甲胺气
C
体,计算储藏箱中三甲胺的残留浓庋和降解率,考察
y/%
×100
(2
不同方法降解三甲胺的效果。
式中:C,储藏箱中三甲胺的残留浓度,mg/m';c,
三甲胺盐酸溶液的浓度,mg/L;WV1,三甲胺盐酸溶液的
表1不同的处理方法
Table 1 The different treatments
体积,mL;2,储菠箱体积,30L;x,采样回收率,%;
储箱编号
处理方法
甲胺初始浓度,mg/m3;y,三甲胺降解率,%。
A组仅TO2降解处理
1.2.4标准三甲胺盐酸溶液的配制
B组仅光强为147W/cm2的紫外灯照射降解处理
取0.1mL39%的三甲胺水溶液溶于32.9mL
C组光强为147μW/cm2的紫外灯照射TiO2降解处理
1mol/L的HC溶液,混匀,制得1g/L的三甲胺盐酸溶
液。进一步稀释得到浓度为1,5,10,20和30mg/L的标1.2.9三甲胺初始浓度对三甲胺光降解的影响
准三甲胺盐酸溶液。以三甲胺峰面积(pA)对标准三甲
向4组(每组7个)密封储藏箱中分别送入初始
胺盐酸溶液的浓度(mg/L)作图,绘制标准曲线。
浓度为3、6、9、12mg/m'的三甲胺气体,在4℃冰箱
1.2.5三甲胺气体的米集方法
中对储藏箱中的三甲胺进行紫外灯(147wuW/em2)
根据中华人民共和国国家标准GB/T4676
激发TiO2催化降解处理,然后分别于0,10,20,30,
19932并略作改进,用真空泵将密封储藏箱中的气40,50,0min后从各组中抽出1个储藏箱采集和检
体以0.3L/min的速度经过装有10mL.1mo/L的测其中残留的三甲胺气体,分析初始浓度对三甲胺降
HC溶液的注射器全部抽出,使气体中的三甲胺溶于解率的影响。
HCI溶液形成三甲胺盐酸溶液,然后进行检测分析。
1.2.10紫外光强度对三甲胺光降解的影响
1.2.6三甲胺采样回收率试验
向5组(每组7个)密封储藏箱中均送入初始浓
向密封储藏箱中送入GB21551.4-2010?建议度为12mg/m'的三甲胺气体,在4℃冰箱中对5组
的最小初始浓度1mg/m'和最大初始浓度12mg/m3储藏箱中的三甲胺进行光强为28,44,94,147和170
的三甲胺气体,然后进行采集和检测分析,确定平均μW/Ccm'紫外灯激发TO催化降解处理,然后分别于
采样回收率。