光催化新方法降解亚甲基蓝废水技术
亚甲基蓝溶液的光催化脱色及降解
亚甲基蓝溶液是一种常用的染料，其结构中含有苯环和芳香基，在光照射下会发生光催化脱色和降解的过程。这种过程的机理是，光照射下亚甲基蓝溶液中的染料分子会受到光能的作用，产生电子-空穴对，使染料分子的结构发生变化，最终导致染料的脱色和降解。
在实验中，我们可以通过以下步骤来研究亚甲基蓝溶液的光催化脱色和降解过程：
准备所需的材料：亚甲基蓝溶液、光源、滤纸、蒸馏水等。
将亚甲基蓝溶液倒入实验瓶中，并在溶液表面放置一张滤纸。
将实验瓶放置在光照射下，开始实验。
观察溶液的颜色变化情况，记录实验过程中的温度、光照强度等参数。
在实验结束后，取出滤纸，用蒸馏水冲洗并擦干。
通过观察滤纸的颜色变化情况，可以判断亚甲基蓝溶液的脱色程度。
通过测量溶液中亚甲基蓝的含量，可以判亚甲基蓝的降解情况。
通过上述步骤，我们就可以了解亚甲基蓝溶液在光照下的光催化脱色和降解情况。这对于研究和利用光催化技术处理废水具有重要意义。
光催化降解亚甲基蓝产物
光催化降解亚甲基蓝产物1.引言1.1 概述亚甲基蓝（Methylene Blue，MB）是一种常见的有机染料，广泛应用于医药、纺织、印刷等工业领域。
然而，亚甲基蓝的大量排放对环境和人体健康都造成了不可忽视的威胁。
因此，寻找一种环境友好且高效的降解亚甲基蓝的方法显得尤为重要。
在过去的几十年里，科学家们提出了多种降解亚甲基蓝的方法，包括生物降解、化学氧化降解和光催化降解。
其中光催化降解作为一种绿色、可持续的方法，备受关注。
光催化降解亚甲基蓝利用半导体材料在紫外光照射下产生电子-空穴对，并利用这些电子-空穴对将亚甲基蓝分解为无害的产物。
典型的半导体材料包括二氧化钛（TiO2）、锌氧化物（ZnO）等。
光催化降解亚甲基蓝的过程可分为吸附、光解和降解三个阶段。
首先，亚甲基蓝分子通过物理吸附或化学吸附方式吸附到半导体材料表面；接着，在紫外光的激发下，半导体材料中产生出电子-空穴对；最后，电子和空穴在界面上发生氧化还原反应，降解亚甲基蓝分子，并最终生成无害的氧化产物。
与传统的方法相比，光催化降解亚甲基蓝具有多种优势。
首先，光催化降解过程不需要添加昂贵的氧化剂，无需高温高压条件，降低了工艺的成本。
其次，光催化降解是一种非选择性的过程，能够同时降解多种有机污染物，具有广泛的应用前景。
此外，光催化降解还能够对水体进行氧化消毒，从而达到净化水质的目的。
然而，目前光催化降解亚甲基蓝的效率还不够高，降解产物也不够彻底，其在实际应用中仍存在一些挑战。
因此，进一步研究光催化降解亚甲基蓝的方法和机理，提高降解效率和产物选择性，具有重要的科学意义和应用价值。
本文将围绕光催化降解亚甲基蓝展开深入研究，重点讨论其降解原理、方法以及优化策略。
通过对现有研究的总结和分析，希望能够为实现高效、环保的亚甲基蓝降解方法提供参考和借鉴，为解决水体污染问题做出一定的贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应包括对整篇文章的组织框架进行介绍，以及各章节的主要内容概述。
氯氧化铋光催化降解亚甲基蓝结论
氯氧化铋光催化降解亚甲基蓝结论亚甲基蓝是一种有机染料，广泛应用于纺织、皮革、造纸等行业。
然而，亚甲基蓝的排放对环境和人类健康造成了严重的影响。
因此，寻找一种高效、环保的亚甲基蓝降解方法变得尤为重要。
近年来，光催化技术因其高效、环保等优点，成为了亚甲基蓝降解的研究热点。
本文将介绍一种基于氯氧化铋光催化降解亚甲基蓝的方法，并对其效果进行分析。
一、氯氧化铋的光催化性能氯氧化铋是一种具有良好光催化性能的半导体材料。
其带隙宽度较小，能够吸收可见光和紫外光，产生电子-空穴对。
在光照条件下，电子和空穴会分别参与氧化还原反应，从而实现有机物的降解。
此外，氯氧化铋具有良好的化学稳定性和光稳定性，能够在光催化反应中保持较高的催化活性。
二、氯氧化铋光催化降解亚甲基蓝的实验方法本实验采用氯氧化铋作为光催化剂，亚甲基蓝作为模型污染物，通过紫外光照射实现亚甲基蓝的降解。
实验步骤如下：1. 实验前将氯氧化铋粉末放入紫外光反应器中，加入一定量的去离子水，搅拌均匀。
2. 将一定浓度的亚甲基蓝溶液加入反应器中，搅拌均匀。
3. 开启紫外光灯，开始光催化反应。
4. 取样分析，测定亚甲基蓝的降解率。
三、实验结果及分析在实验中，我们分别采用了不同的氯氧化铋用量和光照时间，对亚甲基蓝的降解率进行了测定。
实验结果表明，氯氧化铋光催化降解亚甲基蓝的效果较好，其降解率随着氯氧化铋用量和光照时间的增加而增加。
当氯氧化铋用量为0.1 g/L，光照时间为120 min时，亚甲基蓝的降解率可达到90%以上。
我们还对氯氧化铋光催化降解亚甲基蓝的机理进行了探讨。
实验结果表明，氯氧化铋光催化降解亚甲基蓝的主要机理是电子-空穴对的产生和参与氧化还原反应。
在光照条件下，氯氧化铋吸收光能，产生电子-空穴对。
电子和空穴分别参与还原和氧化反应，从而实现亚甲基蓝的降解。
四、结论本实验采用氯氧化铋作为光催化剂，通过紫外光照射实现亚甲基蓝的降解。
实验结果表明，氯氧化铋光催化降解亚甲基蓝的效果较好，其降解率随着氯氧化铋用量和光照时间的增加而增加。
光催化降解亚甲基蓝反应方程
光催化降解亚甲基蓝反应方程英文回答：The photocatalytic degradation of methylene blue can be represented by the following reaction equation:Methylene Blue + Photocatalyst + Light → Degradation Products.In this reaction, methylene blue is the target compound that needs to be degraded. A suitable photocatalyst, such as titanium dioxide (TiO2), is used to facilitate the degradation process. When exposed to light, the photocatalyst absorbs photons and generates electron-hole pairs. These photoinduced electrons and holes then participate in redox reactions with the methylene blue molecules, leading to their degradation. The final products of the degradation process depend on the specific reaction conditions and the nature of the photocatalyst used.The mechanism of the photocatalytic degradation of methylene blue involves several steps. First, the photocatalyst absorbs photons with energy equal to or greater than its bandgap, promoting electrons from the valence band to the conduction band. This creates electron-hole pairs, which can migrate to the surface of the photocatalyst. Next, the methylene blue molecules adsorb onto the surface of the photocatalyst. The electrons in the conduction band of the photocatalyst can then transfer to the adsorbed methylene blue molecules, reducing them to form degradation products. Simultaneously, the holes left behind in the valence band of the photocatalyst can react with water or hydroxyl ions (OH-) in the solution, generating hydroxyl radicals (•OH). These highly reactive radicals can further oxidize the methylene blue molecules, contributing to their degradation.Overall, the photocatalytic degradation of methylene blue is a promising approach for the removal of this dye from wastewater. It offers several advantages, including high degradation efficiency, low cost, and environmental friendliness. Further research is still needed to optimizethe reaction conditions and explore the use of different photocatalysts to enhance the degradation process.中文回答：亚甲基蓝的光催化降解可以用以下反应方程表示：亚甲基蓝 + 光催化剂 + 光线→ 降解产物。
掺杂型纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝
掺杂型纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝1. 引言介绍光催化技术在水处理领域的应用，提出掺杂型纳米TiO2对亚甲基蓝的降解效果及其优势。
2. 实验方法详细介绍实验所采用的方法，包括纳米TiO2的合成、掺杂材料的制备以及实验条件和程序。
3. 结果与分析描述实验结果，分析掺杂型纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝的反应机理和降解效果，包括掺杂对反应速率常数的影响、影响因素的分析以及反应产物的鉴定等。
4. 讨论与展望对实验结果进行讨论，分析存在的问题，并提出今后改进的方向和发展前景。
5. 结论总结本次实验的结论，强调掺杂型纳米TiO2光催化可以有效降解亚甲基蓝，对水处理具有很大的应用价值。
同时指出需要进一步研究以提高其实际应用效果，完善其理论基础。
随着经济和技术的发展，环境污染所引发的问题越来越引起人们的关注。
如何有效地处理废水，减少有害物质的排放，成为了研究的重点。
作为一种新型的水处理技术，光催化技术被广泛应用于水质净化领域。
光催化技术是指利用一些半导体材料（如钛酸钡、铟化镓、氮化硼等）在紫外线、可见光或者红外线辐射下产生有效的光催化活性物质，对有机物进行降解的一种技术。
目前，最常用的半导体催化剂是纳米钛酸盐（TiO2）。
纳米TiO2具有表面积大、光吸收能力强、化学性质稳定以及无毒性等特点，被广泛应用于环境领域的污水处理、空气净化以及医学领域等。
然而，TiO2光催化反应在实际应用中存在一些问题，如催化剂的稳定性不足以及光催化反应速度慢等。
为了解决这些问题，研究者们对TiO2催化剂进行了一系列的改进研究，提高了催化剂的稳定性和光催化效率。
其中，掺杂型纳米TiO2经过改进后显示出了较好的光催化活性和稳定性。
本文在掺杂型纳米TiO2光催化技术的基础上，研究其在亚甲基蓝的水处理中的降解效果。
亚甲基蓝是一种广泛存在于工业废水中的难降解有机物，自然界中很难被分解，因此对环境具有较大的危害。
通过研究掺杂型纳米TiO2的光催化降解亚甲基蓝的效果，并探究反应机理和影响因素，以期为水资源的保护和环境的治理提供一定的理论依据。
wo3—zno复合膜光催化降解亚甲基蓝的研究
wo3—zno复合膜光催化降解亚甲基蓝的研究摘要：采用溶胶-凝胶法制备WO3-ZnO复合膜，并用其对亚甲基蓝进行光降解，研究了复合膜的焙烧时间、光源、pH、溶液初始浓度及光照时间对亚甲基蓝降解率的影响。
结果表明，在35mLpH12.47、浓度为5mg/L 的亚甲基蓝溶液中放置焙烧2.0h的WO3-ZnO复合膜，紫外光光照60min 后亚甲基蓝的降解率可达98.1%。
关键词：WO3-ZnO复合膜；亚甲基蓝；光降解中国有着大量的服装生产企业，一直是染料生产和消费大国。
而在服装的制造过程中，会产生大量的染料废水，如不经过净化处理就会对周边环境造成严重污染，不但严重威胁着人们的身体健康，也制约着当地经济的健康可持续发展[1]。
染料废水由于含有的污染物种类多样、用量大、毒性大、难降解等，一直是工业废水降解处理的难点。
目前，对染料废水的降解处理方法主要包括物理法、化学法、生物氧化法等，这些传统方法对染料废水的降解有一定的效果，但也存在着明显的不足和局限性。
物理法一般是将污水中的污染物进行相转移，但并没有彻底将污染物去除而易造成二次污染；化学法在将一种有毒污染物降解的同时一般还会产生一些有毒的副产物；生物降解法单独使用一般很难彻底降解废水中的污染物，一般要与物理化学降解方法结合使用。
1材料与方法1.1试剂与仪器试剂：醋酸锌、乙醇、盐酸、钨酸钠、草酸、亚甲基蓝、二乙醇胺均为分析纯；蒸馏水为实验室自制。
仪器：721型紫外可见分光光度计，由上海精密科学仪器有限公司生产。
1.2WO3-ZnO复合膜的制备及考察内容分别采用文献[8，9]的方法制备ZnO和WO3溶胶。
将ZnO胶体浇铸到预先洗净的载玻片上，通过自然延流形成一层膜，在烘箱中于90℃烘10min后，采用同样的方法制备WO3膜，如此反复制备出WO3-ZnO复合膜（共3层膜）。
将WO3-ZnO复合膜在300℃焙烧不同的时间待用。
设置单因素试验考察焙烧时间、光源、亚甲基蓝初始浓度、pH及光照时间对WO3-ZnO复合膜光催化降解亚甲基蓝的影响。
光催化氧化法降解亚甲基蓝研究
光催化氧化法降解亚甲基蓝研究∗陈信含;李广超【摘要】The decolorization rate of methylene blue solution was calculated according to the absorbance before and after degradation, the effects of the amount of H2 O2 and TiO2 , illumination time and other factors on the decolorization rate were discussed. The experimental results showed that the catalytic effect of TiO2 on the oxidation of methylene blue by H2 O2 was promoted by light, in three kinds of different light sources of ultraviolet light, sunlight and fluorescent lamp light, the effect of UV on the decolorization rate of methylene blue solution was the strongest, and the fluorescent lamp light had the weakest effect. When 0. 5 mL H2 O2 (30%) and 20 mg TiO2 were added in reaction solution, illumination time was 90 min, the decolorization rate was more than 99%.%通过测定亚甲基蓝溶液处理前后的吸光度，计算脱色率，讨论了H2 O2的用量、 TiO2投加量、不同光源光照时间等因素对亚甲基蓝溶液脱色率的影响。
纳米CdS／TiO2对亚甲基蓝废水溶液的光催化降解研究
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Fe2O3／TiO2纳米管复合材料光催化降解亚甲基蓝染料废水的研究
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降解染料废水 活性 。结果表明 ，Ｆ ｅ “掺杂能有效提高 Ｔ ｉ Ｏ ： 纳米管光催化 降解染料 废水效果 ，其 中 Ｆ ｅ ０ 掺 杂量为 ４ ％（ ∞） 时 ，其
光催化性 能最好 ，最高降解率可达 ９ ９ ％ ，且具有较好的稳定性。研究证实 ，Ｆ ｅ ： Ｏ ， ／ Ｔ ｉ Ｏ ： 复合材料具 有 良好的光催化 降解亚 甲基蓝 染 料 废水 性 能 。
二氧化钛光催化降解亚甲基蓝
辽 宁 化 工 Liaoning Chemical Industry
Vol.45，No. 3 March，2016
二氧化钛光催化降解亚甲基蓝
周华锋，梁殿伟，孙一瑞
（沈阳化工大学， 辽宁 沈阳 110142）
摘
要：以钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛粉末，并将其用于紫外光下降解水
100 95
88
2.4
86
84 0.0
0.1
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图 3 TiO2 光催化剂用量对亚甲基蓝降解率的影响
由图 3 可以看出，在相同的光照时间下，当有 TiO2 作为光催化剂加入反应体系中时， 亚甲基蓝的降 解率明显增加，且当催化剂用量较少时，随着投放量 增大， 亚甲基蓝的降解率有所增大， 当投放量为 0.1 g 时，降解率达到最大，继续增加投放量，降解率反而 变小。这是因为 TiO2 粉末在起光催化作用的同时也 对光线产生遮蔽作用。当催化剂量较小时，随着催化 剂用量的增加， 由紫外光激发产生的的光生电子和光 生空穴的数量逐渐增加，亚甲基蓝的降解率提高；但
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图 6 紫外光对亚甲基蓝降解率的影响
从图 6 可以看出，在没有光照的情况下，随着 时间的延长，亚甲基蓝的降解率也缓慢增加，但与 有紫外灯的照射实验相对比，降解率相差很大，这 可能是由于在无紫外灯照射的情况下 TiO2 能从自然 光中获得较少的能量， 使得一小部分亚甲基蓝降解。 同时 TiO2 粉末还具有吸附的作用，使得一部分亚甲 基蓝吸附在其表面上，使得溶液中的亚甲基蓝浓度 降低。
近年来，随着人们生活水平的提高，对颜色的 追求也越来越高，而颜色多用染料来表达，染料正 [1] 朝着抗光解，抗氧化的方向发展 。亚甲基蓝是一 种广泛使用的染料，未经处理的亚甲基蓝则会对水 体环境产生严重的污染。目前，处理污水的主要方 法有物理法，化学法和生物法，每种方法都有各自 的优点与缺点，通常需要几种方法的多步处理，才 [2] 能达到要求 。 [3] 1972 年 Fujishima 和 Honda 在 Nature 杂志上报 导了 TiO2 在光的照射下可使水发生持续氧化还原反 应。其反应机理大致如下，利用紫外灯光源，可使 TiO2 表面受激发产生电子-空穴对， 最终使水发生氧 化还原反应产生氧气和氢气。此后利用半导体光催 化剂处理各类污染物废水的研究有了大量的报道 [4] 。TiO2 具有优异的紫外线吸收能力、光催化效应， 且性质稳定，对环境没有污染，价格低廉等优点， 被认为是一种理想的光催化剂。本实验是以钛酸四 丁酯为钛源，采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛粉末， 通过自制的光催化反应装置，考查其对水体中亚甲 基蓝的光催化效果。
光催化协同臭氧氧化降解亚甲基蓝溶液实验
第1期2021年2月No.1February，2021印染废水排放量大、成分复杂，且具有毒性大、稳定性强的特点，是工业废水中较难治理的一种[1]。
目前，国内大多数采用生物或物理治理方法，但效果并不理想。
因此，新技术的研发应用刻不容缓。
二氧化钛光催化氧化具有能耗低、操作简单、污染少的特点，备受关注。
臭氧是一种强氧化剂，臭氧氧化反应具有高效、绿色无污染等特点，被广泛应用于废水处理中[2]。
本课题组于2018年提出一种颗粒状催化剂流动床方式的深紫外湿式催化氧化反应器，催化剂为流动式反应模式，比静止式的效果好[3]。
通过实验发现，臭氧氧化撞击流反应器降解亚甲基蓝溶液的效果比普通反应器的效果好，并且提高了臭氧的利用率。
本课题利用紫外光催化协同臭氧氧化撞击反应技术，将催化剂、紫外光和臭氧分别与模拟废水的亚甲基蓝溶液混合反应，探讨亚甲基蓝的降解反应效果。
1 实验试剂和仪器实验的主要试剂有：催化剂二氧化钛（TiO 2）微珠、亚甲基蓝（Methylene Blue ，MB ）、NaOH 、HCl 以及紫外发光二极管（Light Emitting Diode ，LED ）灯珠。
实验的主要仪器有：可见光分光光度计722、臭氧发生器CH-ZTW3G 、空气压缩机550 W/8 L 、氟塑料泵25FSB-10 L 、防腐玻璃转子气体流量计LZB-10WB 、防腐玻璃转子液体流量计LZB-25、高精度pH 测试笔、自制流动强混合深紫外催化氧化反应器、自制气液撞击流反应器。
实验的连接如图1所示，其中，①②③④⑤⑥⑦⑧分别代表污水储箱、水泵、调节阀、流动式光催化反应器、臭氧氧化撞击流反应器、射流器、空气压缩机、臭氧O 3发生器。
通过控制各个调节阀门的关和开，可以分别进行单一光催化、单一臭氧氧化、两者协同3种类型的实验，还可以设置不同的初始条件，进行有不同影响因素的实验。
图1 实验反应连接示意2 实验结果2.1 制备被处理液选用分子式为C 16H 18ClN 3S ∙3H 2O 的亚甲基蓝，称取3.74 g 置于1 L 的容量瓶中，添加重蒸馏水稀释至标线，然后摇匀配制成1×10-2 mol/L 的溶液。
光催化降解亚甲基蓝染料
光催化降解亚甲基蓝染料染料亚甲基蓝降解可能有两种途径：一是光催化二是光敏化。
有文献称光催化降解过程中亚甲基蓝溶液紫外最大吸收峰会蓝移，即一个个脱去甲基的过程。
(Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 140 (2001) 163–172)请问光敏化过程中其溶液紫外图是否也会出现最大吸收峰的蓝移现象？有哪位XDJM做过的，帮帮忙啦！注：其实我很怀疑文献说法的正确性，染料脱甲（烷）基过程通常是光敏化发生的基本过程，比如罗丹明B的光敏化降解过程就是逐个脱去乙基的过程。
光敏化是指可见光无法激发宽带半导体，而由染料激发电子到半导体价带上而起始氧化过程，这时染料会逐渐脱去烷基，从而在紫外吸收上发生蓝移。
光敏化拓展了二氧化钛之类的宽带半导体利用光的波长范围，光敏化降解能力较弱而光降解一般就指直接由光激发半导体产生电子空穴从而引发氧化过程你的文献上好像并没有说用二氧化钛降解MB是“光敏化”，如果在紫外光下也假设是光敏化的话，你将无法解释为什么它不能直接被激发而需要敏化；蓝移表示它开环比较困难，导致脱烷基的中间产物较多，不能由此就说它是光敏化就我所知好像很少用亚甲基蓝来敏化光降解的，也就是说，尽管结构上挺相似，它不如罗丹明B容易敏化，也许就是因为它很难开环吧:)我的意思是如果光敏化，那么将会有蓝移；但如果有蓝移，不能由此断定为光敏化。
光敏化至少应该是可见光的。
如果亚甲基蓝能够敏化，那么紫外吸收将蓝移，但不能反过来说。
文献中所说的蓝移是二氧化钛被激发产生导带电子价带空穴氧化MB 而产生的脱烷基，而不是MB被激发后将电子转给导带产生的脱烷基。
这两者的来源是不同的。
尽管结果上是一样，但反过来假设将导致理论解释上的困难，即"如果在紫外光下也假设是光敏化的话，无法解释为什么它不能直接被激发而需要敏化"至于开环难易问题只是我做实验和看文献得来的一个印象，没有确切的证据证明它的普适性。
掺杂型纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝
文献 标 识 码 ：Ａ
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ＷＡＮＧ Ｊ ｎ ｙ ｎ ｉｇ— ｕ
王 景 芸
（ 宁 石 油 化 工 大 学 职 业 技 术 学 院 ， 宁抚 顺 Ｉ ３ ０ ） 辽 辽 ｌ ０ １
摘 要 ： 印染废水 的治理是水系环境治理的重点 ， 而亚 甲基蓝是 印染废水中典型的有机污染物。本论
文 选用 掺 杂 铁 、 、 和 锌 等 离 子 的纳 米 ＴＯ 钒 硅 ｉ ，作 为 光 催 化 剂 对 亚 甲基 蓝 进 行 降 解 研 究 。 焙 烧 温 度 与 光
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深度 的氧化 过 程 具 有 如 下优 点 ： １ 能 使有 机 物 质 （） 完全分 解 而不 产 生 二 次 污染 ； ２ 可 以 在 常压 下 操 （） 作， 减少 了操作 困难 ；３ 不需 要 大量 消耗 除 光 以外 （） 的其他 物质 ， 以降 低 能耗 和 原 材 料 的消 耗 。ＴＯ 可 ｉ
印染废水亚甲基蓝的mofs光催化降解
印染废水亚甲基蓝的mofs光催化降解
近年来，印染厂排放的废水中会含有大量有毒有害的亚甲基蓝等有机物，对环境和人体健康造成极大的威胁。
因此，发展一种高效的废水处理方法变得尤为迫切。
近期的研究表明，金属有机框架材料（mofs）对亚甲基蓝具有良好的光催化降解性能。
通过在mofs中引入一定量的催化剂，可以显著提高亚甲基蓝的光催化降解速率。
同时，在适当的光照条件下，mofs 材料还能够实现高效的光电转换，从而进一步提高降解效率。
值得注意的是，mofs材料具有独特的孔道结构和表面特性，使得其在吸附污染物、分离有机物等领域展现了广泛的应用前景。
因此，进一步研究mofs材料在环境治理领域的应用将对推动绿色环保技术发展起到积极作用。
纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝
硕士学位论文
纳米TiO<,2>光催化降解亚甲基蓝
姓名:邹璇
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:邱克辉
20080501
纳米TiO<,2>光催化降解亚甲基蓝
制备的TiO2溶胶平均粒径约为18.04nm,为锐钛矿晶体;TiO2溶胶在紫外光和可见光下对染料均具有光催化脱色作用。反应动力学研究表明,TiO2溶胶光催化亚甲基蓝的反应过程,可以分为打散亚甲基蓝分子聚集体和破坏亚甲基蓝分子结构两个阶段:第一阶段为速度较慢的一级反应;第二阶段为速度较快的复杂反应。<br>
作者:邹璇
学位授予单位:成都理工大学
1.期刊论文蔡冬鸣.任南琪.李圭白.CAI Dong-ming.REN Nan-qi.LI Gui-baiδ-MnO2吸附染料亚甲基蓝的动力学
和机理-哈尔滨工业大学学报2008,40(2)
为改善印染废水的深度处理效果,通过静态吸附试验研究δ-MnO2吸附水中阳离子染料亚甲基蓝的动力学和机理.研究混合强度、初始染料质量浓度、MnO2投量、pH和温度对吸附速率的影响,得出表观动力学方程,并考察吸附机理.结果表明:吸附过程符合表观2级动力学方程,物料传递和微孔扩散是限速步骤.试验条件下对亚甲基蓝的吸附容量可达0.244 mg/mg.较高的吸附容量和较快的吸附速率使δ-MnO2有望应用于印染废水深度处理.
在常温下以钛酸四正丁酯为前驱体,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂制备含有锐钛矿晶体、具有优良光催化活性的纳米TiO2溶胶。主要研究了TiO2溶胶的制备工艺、光催化工艺、添加剂掺杂及TiO2溶胶的性能,并将溶胶应用于工业印染废水的降解,通过实验及理论分析探讨了染料的降解机理。<br>
光催化降解亚甲基蓝废水的研究
１ 实验部分 １．１ 主要仪器和试剂
空气压缩机（０．２ＯＰ－５５１），分析天平（上海精科天平），ＣＤ －ＢＤＤＳＳｉｇｎａｌＧｅｎｅｒａｔｏｒ（信号发生器），Ｈ２０５０Ｒ－１离心机（湖 南相仪实验室仪器开发有限公司），ＴＵ－１９０１双光束紫外可见 分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）亚甲基蓝（分析 纯，国药集团化学试剂有限公司），德国 Ｐ２５纳米二氧化钛（北 京安特普纳有限公司），氢 氧 化 钠 （分 析 纯，上 海 苏 懿 化 学 试 剂 有限公司）。
ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＥｆｆｅｃｔｏｆＰｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＭｅｔｈｙｌｅｎｅＢｌｕｅＳｏｌｕｔｉｏｎ
ＹａｎＹａｎ
（ＸｕｚｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１０００，Ｃｈｉｎａ）
１．２ 实验方法
利用自制的光催化反应器，根据实验设计，取 １２５ｍＬ亚甲 基蓝溶液，加入一定量的 ＴｉＯ２和 Ｈ２Ｏ２，用恒温循环水控制反应 体系温度为 ３０℃，外加交变磁场，反应一定时间后取样，放入高 速离心机中，以 １４０００ｒ／ｍｉｎ离心 ８ｍｉｎ，取上层清液过滤后测定 亚甲基蓝的吸光度值，计算其降解率。
第 ４期
闫 艳：光催化降解亚甲基蓝废水的研究
·１４７·
光催化降解亚甲基蓝废水的研究
闫 艳
（徐州生物工程职业技术学院 生物工程系，江苏 徐州 ２２１０００）
亚甲基蓝废水的光磁耦合降解
亚甲基蓝废水的光磁耦合降解吴春笃;郑坤;解清杰;白戈【摘要】基于光磁耦合试验系统,利用新型复合磁性光催化剂,研究亚甲基蓝废水的降解性能,并讨论磁场强度、旋转速度、反应时间以及催化剂投加量对光磁耦合反应的影响.结果表明:旋转磁场能够显著加强光催化降解亚甲基蓝效果,当磁场强度为50 mT,转速为70 r·min-1,反应时间为120min,催化剂投加量为1.2g·L-1条件下,光磁耦合处理系统对初始质量浓度为10 mg·L-1亚甲基蓝溶液的降解率为93.02％.通过对反应前后溶液的紫外-可见光扫描,发现经过光磁耦合处理系统作用反应后的溶液中,偶氮键与苯环特征峰均已消失,大部分亚甲基蓝得到有效降解.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(036)003【总页数】5页(P368-372)【关键词】亚甲基蓝;旋转磁场;光催化;ZnO;光磁耦合【作者】吴春笃;郑坤;解清杰;白戈【作者单位】江苏大学环境与安全工程学院,江苏镇江212013;扬州职业大学,江苏扬州225000;江苏大学环境与安全工程学院,江苏镇江212013;江苏大学环境与安全工程学院,江苏镇江212013;中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】X131.2亚甲基蓝作为一种常见的偶氮染料，其分子构成中含有苯环，不易被生物降解.少量的亚甲基蓝物质，就能导致大范围的水体污染.传统的生物法处理这些难降解的有机污染物效率比较低，处理结果不能达到废水排放要求［1-2］.光催化方法作为一种洁净的污水处理方法，具有设备简单，占地面积小，能够持续地运行，并能够有效降解有机大分子污染物等优点，因而越来越受到人们的关注［3-4］.但是由于光催化剂的使用费用比较高，容易沉积，且随着处理后废水排放的光催化剂还能造成二次污染;同时，光催化氧化法处理效率较低，这些因素限制了光催化法的使用.光催化反应的实质是电子与空穴产生与复合，并发生一系列羟基自由基反应的过程.而磁场能够促进羟基自由基的生成，并影响反应的中间产物分布［5-7］.如果开发一种能够在磁场中均匀分散的磁性光催化剂，那么旋转磁场对光催化反应的影响是巨大的.本课题组创新性地开发了光磁耦合废水处理技术，并将其用于印染废水的降解，取得了很好的效果［8］.为此，本研究在改变原光磁耦合中的固定磁场为旋转磁场，以进一步提升耦合净化效率，并以亚甲基蓝废水为研究对象，探讨光磁耦合系统的除污效能.1 试验1.1 试剂与仪器1)试剂:氢氧化钠、硝酸锌、硫酸镍、硝酸铁、聚乙二醇6 000、浓氨水、尿素、硫酸锌、EDTA，均为分析纯试剂.2)仪器:主要有UV-2450型紫外-可见分光光度计(日本岛津公司)，722型可见光光度计(上海欣茂仪器有限公司)，JJ-6搅拌器(金坛市医疗器械厂)，DR2800分光光度计(美国哈希公司)，永久磁铁(上海磁汉电子科技有限公司)，三极磁场数据采集器(TES电子电气公司).1.2 方法试验装置如图1所示.图1 试验装置示意图试验所用催化剂为新型复合磁性光催化剂，其中，以磁核为镍锌铁氧体，外面包裹光催化剂氧化锌的NiO·3ZnO·7Fe2O4/ZnO复合纳米颗粒(自制)［9-10］，反应器容积为 1 000 mL，光源采用 100 W的紫外灯管.可调转速的电动机连接2块磁铁，并可以通过调节磁铁间距产生不同强度的磁场.光催化降解亚甲基蓝的初始质量浓度为10 mg·L-1，通过调节电动机的转速进行试验反应.试验结束后，关闭电源，取适量体积的溶液进行离心分离.取上层清液测定665 nm处的吸光度，降解率为E=(A0-Ar)/A0×100%.2 结果与讨论2.1 磁场对磁性光催化剂ZnO光催化反应的影响为了研究静止磁场对光催化反应的影响，保持其他因素不变条件下，分别比较外加静止磁场和单独光催化反应的降解率.试验取100 mL亚甲基蓝溶液为降解目标物，复合磁性光催化剂ZnO的投加量为1.2 g·L-1，磁场强度为50 mT.使用100 W的紫外灯管作为光源，每过一定时间取溶液测定降解率.在其他条件不变的情况下撤下磁场，进行单独光催化降解反应，测定降解率.结果如图2所示.图2 磁场对复合磁性光催化剂ZnO光催化反应的影响由图2可知，50 mT磁场强度下，降解亚甲基蓝的光催化反应的活性得到加强，120 min后，反应降解率从46.3%提高到72.8%.磁场的加入可以提高溶液中电子与空穴的总量，促进羟基自由基的生成反应，从而提高亚甲基蓝的降解率.因此，光磁耦合处理系统的净化效果优于单个光催化反应.2.2 磁场强度对亚甲基蓝降解率的影响通过改变2块磁铁间距离，即磁场间距为2～10 cm，磁场强度为13～605 mT.复合磁性光催化剂ZnO的投加量为1.2 g·L-1.其他条件不变的情况下，当磁场与光催化反应耦合时，反应120 min后测定亚甲基蓝的降解率，不同磁场强度下亚甲基蓝降解率如图3所示.图3 磁场强度的影响由图3可知，磁场强度为0～450 mT时，磁场均对光催化反应有加强作用，其中在中等磁场(43～75 mT)作用下，磁场对光催化反应的降解率影响最为显著.但当磁场强度为450～605 mT时，对亚甲基蓝溶液的降解率反而降低.而且，在磁场强度为13～50 mT时，磁场对光催化反应的影响较明显，较大地提高了光催化反应的降解率.磁场强度为50～450 mT时，光催化反应的降解率得到提高，但随着磁场强度的增强，光催化反应的降解率反而逐渐下降.另外，磁场强度为450～605 mT时，光催化反应的降解率低于单独光催化反应的降解率，这是由于复合磁性光催化剂在强磁场作用下会被吸附在反应器表面，从而降低光催化反应的降解率.2.3 转速对磁场与光催化耦合反应的影响由于磁场在一定程度上能使复合磁性光催化剂ZnO聚集，影响光催化反应的降解率，所以通过调节磁场转速，改变磁性光催化剂在溶液中的分布，改善磁场与光催化反应耦合效果.在其他条件不变的情况下，测定磁场强度分别为43，50，75 mT 时不同转速下溶液的降解率.磁场转速对亚甲基蓝溶液的降解率影响如图4所示.图4 磁场转速的影响由图4可知，磁场对亚甲基蓝溶液降解率的影响是比较显著的，转速为0～70 r·min-1时，不同磁场强度下的亚甲基蓝溶液的降解率都随转速增加而提高;转速大于70 r·min-1时，亚甲基蓝溶液降解率变化趋于平缓甚至降低.这是因为转速较低时，旋转磁场对复合磁性光催化剂的影响较大，能够均匀地促进复合磁性光催化剂在溶液中的分布，减少聚集程度，从而提高亚甲基蓝溶液的降解率.然而转速过高的旋转磁场对复合磁性光催化剂的作用逐渐降低，较高频率的旋转磁场使复合磁性光催化剂受磁场作用较均衡，使得磁场作用影响反而降低.2.4 反应时间对亚甲基蓝溶液降解率的影响改变反应时间，磁场强度为75 mT，转速为70 r·min-1时，其他反应条件不变，进行光磁耦合处理系统反应降解亚甲基蓝溶液反应.经过暗反应30 min 后，分别在30，60，90，120，150 min 时取样，测定亚甲基蓝溶液的质量浓度，计算降解率.反应时间对亚甲基蓝溶液降解率的影响如图5所示.图5 反应时间的影响由图5可知，亚甲基蓝溶液降解率随时间的增加而提高，反应时间为120 min时，溶液基本呈无色，亚甲基蓝得到有效去除，去除率达到93%.反应时间超过120 min时，曲线斜率几乎平行，剩余物质不再降解.可以认为，反应开始时，电子与空穴总量增加，光催化降解反应速率提升，而反应时间达到120 min时，降解反应已经趋于平衡，所以最佳反应时间为120 min.2.5 复合磁性光催化剂投加量的影响改变复合磁性光催化剂的投加量，在磁场强度为50 mT，旋转速率为70 r·min-1时，其他条件不变，进行亚甲基蓝溶液旋转磁场光催化反应，测定120 min后亚甲基蓝溶液的质量浓度，计算降解率.复合磁性光催化剂的投加量对亚甲基蓝溶液降解率的影响如图6所示.由图6可知，复合磁性光催化剂投加量较少时，降解率随着催化剂投加量的增加而大幅度提高.但是当催化剂投加量大于1.2 g·L-1时，降解率反而随着投加量增加而下降.这是因为在催化剂投加量较少时，投加量的增加有助于促进电子和空穴的生成，并使溶液中羟基自由基的生成反应增加，从而使得光磁耦合处理系统反应的降解率提高.当催化剂投加量大于1.2 g·L-1时，降解率逐渐下降.虽然催化剂投加量的增加有助于电子和空穴的生成，但是随着溶液中催化剂质量浓度的增加，降低了紫外光的透射率，催化剂对紫外光利用率降低.综上，电子与空穴的总量是降低的，所以降解率降低.图6 复合磁性光催化剂投加量的影响2.6 亚甲基蓝溶液的UV图谱扫描在复合磁性光催化剂的投加量为1.2 g·L-1，磁场强度为50 mT，转速为70 r·min-1时，对初始质量浓度为10 mg·L-1的亚甲基蓝溶液进行光磁耦合处理系统反应.反应120 min后，用紫外分光光度计对亚甲基蓝溶液进行扫描.扫描结果如图7所示.图7 处理前后的亚甲基蓝溶液的UV光谱图由图7可知，图谱1显示反应前的亚甲基蓝溶液含有苯环特征峰(300 nm附近)和偶氮特征峰(660 nm附近).反应后，图谱2中苯环特征峰和偶氮特征峰均已消失.说明处理后的溶液中，亚甲基蓝溶液质量浓度接近于0，因此，光磁耦合处理系统反应能有效降解亚甲基蓝溶液.3 结论1)由试验可知，外加旋转磁场对光催化反应有明显加强作用，提高了光催化反应的降解率.因此，光磁耦合处理系统反应能够有效地降解亚甲基蓝溶液.2)通过研究磁场强度、磁场转速、反应时间和催化剂投加量对亚甲基蓝溶液降解率影响的试验可知，在磁场强度为50 mT，转速为70 r·min-1，反应时间为120 min，复合磁场光催化剂的投加量为1.2 g·min-1时，光磁耦合处理系统反应对初始质量浓度为10 mg·L-1的亚甲基蓝溶液的降解率达到93.02%.参考文献(References)【相关文献】［1］洪飞宇，李德生，韩丹，等.高级氧化/生物法去除制膜废水中的强有机溶剂［J］.中国给水排水，2009，25(11):43-46.Hong Feiyu，Li Desheng，Han Dan，et al.Advanced oxidation remove the membrane preparation wastewater of strong organic solvent［J］.China Wastewater Supply and Dradinage，2009，25(11):43-46.(in Chinese)［2］Zhao Changwen，Yao Xiaoli，Ma Yuhong，et al.Preparation of flexibleBOPP/SiOx/TiO2multilayer film for photodegradation of organic contamination［J］.Applied Surface Science，2012，261:436-440.［3］刘冬妮，陈健波，郑铭.半导体光催化氧化技术的研究进展［J］.江苏大学学报:自然科学版，2003，24(3):40-44.Liu Dongni，Chen Jianbo，Zheng Ming.Research and development of semiconductor photocatalytic oxidation technology［J］.Journal of Jiangsu University:Natural Science Edition，2003，24(3):40-44.(in Chinese)［4］叶盛英，贺明书，岑超平，等.TiO2纳米粒子气固相光催化降解乙烯初探［J］.农业工程学报，2005，21(5):166-169.Ye Shengying，He Mingshu，Cen Chaoping，et al.TiO2 nano particles gas-solid phase photocatalytic degradation of ethylene［J］.Transactions of the 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光催化新方法降解亚甲基蓝废水技术
随着印染工业的发展，染料的数量及种类快速增加，染料废水已成为水污染的重点污染源之一。
目前，印染废水处理的方法有很多，包括吸附法、电化学法、生化法、混凝法、光催化氧化法、化学氧化法等，其中光催化氧化法作为一种高效、洁净的处理方法被国内外学者广泛关注。
亚甲基蓝是印染废水中典型的有机污染物之一，对其进行降解和脱色是印染污水治理的重要手段之一。
本文采用光催化氧化法，以自制的新型光催化反应器降解亚甲基蓝模拟废水，研究交变磁场的频率、通过线圈电流大小以及时间等因素对其催化效果的影响。
一、实验部分
1.1 仪器和试剂
H2050R-1离心机(湖南相仪实验室仪器开发有限公司)；分析天平(上海精科天平)；
0.2OP-551空气压缩机；CD-BDDSSignalGenerator信号发生器；TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)。
德国P25纳米TiO(2北京安特普纳有限公司)；亚甲基蓝(AR，国药集团化学试剂有限公司)；NaOH，AR(上海苏懿化学试剂有限公司)。
1.2 实验方法
使用自制的光催化反应器，取亚甲基蓝溶液125mL，加入定量的二氧化钛和过氧化氢，控制反应体系温度30℃，外加交变磁场，反应到一定时间后取样，放入高速离心机中，以14000r/min离心8min，取上层清液过滤，测定亚甲基蓝的吸光度，计算其降解率。
用紫外-可见分光光度法测定亚甲基蓝含量，在其特征波长664nm处，测其吸光度值A。
亚甲基蓝的降解率按照下式进行计算：
二、结果与讨论
2.1 外加交变磁场的频率大小对光催化降解的影响
取125mL亚甲基蓝溶液，初始浓度为10mg/L，pH为9，加入25μL过氧化氢、0.20gTiO2，交变磁场频率分别为0kHz、4kHz、8kHz、10kHz、12kHz、14kHz、16kHz、20kHz，通入线圈电流为1A，反应1h后取样，离心过滤，测吸光度，计算降解率，实验结果如图1所示。
实验证明，外加交变磁场的频率对TiO2光催化降解亚甲基蓝有一定的影响。
随着交变磁场频率的增大，亚甲基蓝的降解率逐渐增大，到12kHz时达到最大值，然后随着交变磁场频率的增大，降解率先减小然后趋于平稳。
在光催化体系外加交变磁场降解亚甲基蓝的光催化效果与不加交变磁场要好得多，且随着外加交变磁场频率的增大，磁场强度也随之增大，磁感应产生的紫外光也变强，磁场与紫外光的协同作用就更加明显，亚甲基蓝的降解率随之增大。
但是，降解率并非随着频率的增大而无限制增大，而是有一个最佳值，然后降解率就几乎不变，就是说，交变磁场对光催化降解亚甲基蓝的影响是有限度的。
2.2 通入线圈电流大小对光催化降解的影响
取125mL亚甲基蓝溶液，初始浓度为10mg/L，pH为9，加入25L过氧化氢、0.20g的TiO2，交变磁场频率为12kHz，改变线圈电流分别为0.4A、0.6A、0.8A、1.0A、1.2A、1.6A、2.0A，反应1h后取样，离心过滤，测吸光度，计算降解率，实验结果如图2所示。
实验证明，通入线圈的高频交流电流大小对TiO2光催化降解亚甲基蓝有一定的影响。
随着通入线圈高频交流电流的增大，线圈产生的交变磁场的强度也在增大，提高了光催化反应的效率。
当交变磁场的频率为12kHz，通入线圈的高频交流电流为2.0A时，亚甲基蓝降解率可达96.85%。
2.3 反应时间对光催化降解亚甲基蓝的降解率和COD的影响
取125mL亚甲基蓝溶液，初始浓度为10mg/L，pH为9，加入25μL过氧化氢、0.20g 的TiO2，交变磁场频率为12kHz，通入线圈电流为2.0A，反应时间分别为0min、2min、5min、10min、15min、20min、40min、60min、90min、120min，离心过滤后，测吸光度和COD值，计算降解率和降解前后的COD值，实验结果如图3和图4所示。
实验证明，反应时间对TiO2光催化降解亚甲基蓝有一定的影响。
随着反应进行，初始阶段，亚甲基蓝降解速率增大较大，反应5min时就达到89.11%，然后降解率随反应时间增加而增大，但是增大的速率缓慢，当反应时间为120min时，降解率达到98.67%。
亚甲基蓝溶液的初始COD值为25.68mg/L，随着反应进行，COD先增大，达到峰值后逐渐降低，在反应120min时，溶液的COD值为10.81mg/L。
本实验中亚甲基蓝COD值先增大后减小的变化很可能与中间产物有关，随着中间产物增多，溶液总的COD值就会变大，随着降解时间的逐渐增大，中间产物随之被降解，因此溶液的COD值逐渐减小。
三、结论
研究表明，用光催化新方法降解亚甲基蓝溶液取得了很好的效果，亚甲基蓝溶液可以很快褪色，获得最佳工艺条件为：交变磁场频率为12kHz，通入线圈电流为2.0A，反应时间为120min，降解率达98.67%，COD值由25.68mg/L降为10.81mg/L，溶液颜色由蓝色变为无色。
(。