复合光催化剂TiO2∕麦饭石光催化降解氨氮应用研究.pdf

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复合光催化剂TiO2/麦饭石
光催化降解氨氮应用研究
杜艳华张克伟(黑龙江吴华化工有限公司,黑龙江齐齐哈尔161000
摘要:本文采用溶胶一凝胶法制备的复合光催化剂TiO2/
对上述正交实验采用极差值分析法,可以确定各因子影响
麦饭石,配制一定浓度氨氮溶液,应用纳氏试剂光度法检別氨程度由强及弱排序为初始pH值>紫外作用时间>催化剂用量
氣浓度,通过正交实验设计,确定最佳实验条件。考察了该条H2O2用量。同时也可以判断本研究条件下去除氨氮的相对最
件下,复合光催化剂对废水样品中氨氮的光催化降解效果。
优条件是:pH值为10、催化剂用量为3g/L、H1202(30%)用量为
关键词:光催化剂;降解;氩
2mL、反应时间是180min。当四项因素指标在各白水平范围内
近30年来研究表明,半导体多相光催化处理污染废水,能波动时pH值取8-12、催化剂1-3gL、H02-6mL、反应时间
耗低、操作筒便、反应条件温和、无二次污染等突出优点,具有120-240min),各个因子的影响力由强到弱排序为:pH值、反应
广阔的应用前景"。此领域的新技术发展及应用于光催化降时间、催化剂投加量、H2O2添加量。
解环境污染物日益受到重视。目前已有一些研究者选择了包3降解废水中氨氮应用
括陶瓷、多孔硅胶等作为载体,来研究二氧化钛的固化,利用复
由从以上实验结果,可以得出复合光催化剂负载T02麦饭
合物多孔的比表面积和强吸附性来增强其光催化活性。天然石降解氨氮在本研究下的最佳反应控制条件。在此最生条件
麦饭石在我国分布资源丰富,具有很强的物理吸附性能和离子下,对100mL的某企业工业废水水样(经实测氮氮浓度为
交换性能,有研究显示它能吸附水中大量有毒物质,同时可以38.7mg1L)进行光催化降解试验,在反应进行150min时测得氨
在水中溶出一些对水生生物有益的微量元素
氮浓度为17.5mgL,180min时氨氮浓度为7.2mgL(氨氮去除率
随着我国经济建设的发展,氨氮污水排放量近年急刚上81%)。可见,《经复合光催化剂负载T0麦饭石处理后的废水
升。据中国环境状况公报20090年),氨氮成为长江的首要污染样品残余氨氮浓度,能够达到《污水综合排放标准》GB8978
物,同时也是黄河、珠江、松花江、海河和辽河的主要污染物,氨199中规定的氨氯一级排放标准为15mg/L,,体现了该最优条
氮作为一项新增的械排约束指标被列入了“十二五”规划,控制件的有效性和可靠性。
氨氮排放量已经成为改善水体水质的关键。在此宏观背景下,4结语
光催化技术去除水中氨氮的应用研究也得到更为广泛的关注
复合光催化剂负载TO2/麦饭石用于降解低浓度氨氮,在
1复合光催化剂TiO2/麦饭石样品的制备
反应初始阶段降解率较高,反应达一定时间后降解趋缓;pH值
分称取一定量的天然麦饭石样品若干份(60目),采用溶对降解过程有重要影响:当pH≤7时降解反应儿乎不发生,氨氮
胶一凝胶法将二氧化钛负載于其表面,再经不同条件热处理后主要以NH?形式存在于水溶液中,pH>7时,随着pH值在一定
得到复合光催化剂TO麦饭石样品若干份。取上述样品进行范围的增大,对氨氮降解率逐渐增加,NH是此时氨氮的主要存
光催化有机染料性能冽试,本研究选取冽试效果最佳样品。
在形式;光催化剂用量存在相对适宜范围:当催化剂用量低于
2氨氮降解率最优条件的确定
临界值,不足以用于降解氨氮,降解不明显;当催化剂用量高于
影响光催化处理氨氮废水的因素很多,由前期实验观察,临界值,降解率也会下降,这是由于溶液浊度过高导致反应体
结合实际情况,在反应体系中选取对氨氮降解效率产生较大影系的透光率下降,影响光催化反应进行。通过设计正交实验四
响的实验条件:包括pH值、氨氮初始浓度、反应时间、催化剂用因素三水平I(31),可以确定本研究范围内最优实验条件:pH
量、外加氧化剂用量等等,将这些变量作为实验需要考察的影值10、催化剂投加量3g/L、H202(30%)投加量2mL、反应时间180
响因子,再结合实际选择具有代表性的三个水平条件,进行 L min。
3)正交实验设计,完成实验并根据实测数据分析上述各因子参考文献:
对光催化降解率的影响显著程度,进一步优化反应条件。配制
IK.chiang, R amal, T. Tran. ph
ic oxidallol
的不同浓度的氨氮溶液10onL,加入负载TO麦饭石复合催化 kinetic and mechanistic studies. ouran of molecular catalysis A:
剂,按照设计方案控制系列反应进行,采用纳氏比色法测定降 Chcmical,0019328-29
解反应后剩余氨氮浓度。在反应进行60min后,氨氮降解率迅
]叶映雪.人遊沸石负载二氧化钛薄膜光催化降解酸性湖
速提高,到达150min之后降解率趋于平稳。从实用化角度出蓝A和酸性橙Ⅱ的研究.光谐实验室,2003,20(1)62-66
发,反应时间不宜过长,本研究确定的反应时间控制在200min
3]王浙临.化学通报,1988,(9)31-32
之内。本实验在室温21℃下进行
74,方货理2015年6月