光电化学催化对水中染料的降解脱色研究

• 作 者: 苏有武
• 出 处: 暨南大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 光电化学催化 光电催化 二氧化钛 催化氧化 活性艳红X-3B

本文对印染废水的排放、危害及废水处理方法进行了综述，其中重点对采用高级氧化技术对难降解废水处理进行了评述。在前人的光电催化和本课题组此前开展的光电化学催化研究的基础上，本文设计了“光-电-化学”单槽反应器，用该反应器对活性艳红X-3B、酸性大红GR、碱性品红、直接耐晒黑和甲基橙等染料进行催化降解研究，并考察了影响反应器催化性能的几种因素。具体研究内容如下： 自行研究设计了单槽的光电化学催化反应器。在该反应器中以热氧化法制得的钛基二氧化钛薄膜电极为阳极、高纯度石墨为阴极、饱和甘汞电极做参比。在实验过程中，光电化学催化反应器中的阳极偏压由双显恒电位仪提供。在紫外光的照射和持续通入空气的条件下，对水中的活性艳红X-3B进行了催化降解研究，研究考察了影响反应器催化降解的主要因素，如电极电位、pH、支持电解质。实验结果表明，在紫外光的照射下，二氧化钛薄膜电极有良好的光电活性，明显地产生了光生电流，光生电子空穴的存在时间被明显延长；石墨电极在持续通入溶解氧的情况下，能够产生过氧化氢，与紫外线形成UV／H₂O₂催化体系，实现了在同一个电极反应槽中阴阳两电极同时具有催化氧化效果，达到“单槽双极双效”的目的。在支持电解质硫酸钠浓度为1000mg·L^-1、溶液初始pH=4和阴极电位-E_c=0.6V的情况下，对25 mg·L^-1的活性艳红X-3B溶液的脱色效率达到79％，剩余染料质量浓度为5.2mg·L^-1，与双极单效的光电催化反应器相比，效率显著提高。在本文系统地研究了阴极电位、pH值、电解质等因素对催化氧化效果的影响，对这些影响因素做出了分析和讨论；通过分析活性艳红X-3B降解脱色过程中紫外—可见光谱的变化，初步讨论了活性艳红X-3B的降解历程。 另外，为研究考察该光电化学催化反应器对其它类型染料降解的可行性，本文在对活性艳红X—3B催化降解的基础上，又分别对酸性大红GR、碱性品红、直接耐晒黑和甲基橙几种较有代表性的染料，进行催化降解研究试验。结果表明，该反应器对这几种染料，也具有较好的催化降解作用。