TiO2薄膜降解印染废水的反应动力学研究

从图2中可以看出,印染废水的起始pH值为7 时,降解液CODcr下降快。从对实际印染废水做的平行实验结果看,初始pH值为原水pH值6·6时,光降解效果最佳。碱性条件则不利于有机物的去除,其原因为:①TiO2在不同pH值的溶液中其ξ电势不同,据文献报道〔5〕,低pH值时的电势为正(有利于带负电荷的有机基团的吸附)。而在碱性条件下TiO2的ξ电势为负(不利于阴离子基团的吸附)。对于印染废水来说, 许多染料溶于水后都呈带色的阴离子基团,因此适合在酸性条件下用TiO2光催化氧化法进行处理。将不同pH值时,石英砂负载TiO2薄膜在低压紫外光光照条件下的印染废水降解反应用H-L动力学方程按一级以最小二乘数法进行拟合,结果列于表3。由表3可知, pH值=3或10时,用一级反应动力学方程拟合,相关度R2很好。则不同pH值=3或10 的印染废水的降解过程遵循一级反应动力学规律,而

一般认为,TiO2光催化的本质在于TiO2半导体在紫外光的照射下产生光生载流子(光生电子与空穴), 光生载流子的空穴具有很强的氧化作用,可以氧化和其相遇的有机物;另一方面,空穴还可以将水氧化使之生成羟基自由基,羟基自由基具有极强的氧化性, 同样可以氧化有机物。人们普遍认为后者是主要的。H2O2对光催化降解有机物的促进作用一方面是由于H2O2在紫外光的照射下产生羟基自由基,还可能因为H2O2是一种电子俘获剂,可有效地阻止光生载流子的复合,极大提高光催化的量子效率,使有机物的降解效率提高。

由图3得出,当H2O2的投加量为0·2mL/100mL时, 降解液CODcr下降快。这是因为:①H2O2是比O2更好的电子接受体,它能通过移去表层捕获的电子而加速光催化速率,从而降低电子-空穴复合率;②H2O2能够被光解直接产生·OH自由基;③液相有时会产生缺氧现象,过氧化物的加入可以提供足够的O2使反应朝着预期的方向加速进行〔6〕。

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