超细二氧化钛光催化降解染料

实验十 超细二氧化钛光催化降解染料

10.1 实验目的

（1） 了解超细二氧化钛的作为光催化剂的原理和应用；

（2） 掌握光反应器的应用和光反应的原理；

（3） 掌握超细二氧化钛光催化降解染料的基本操作。

10.2 实验原理

印染行业是工业废水排放大户，据不完全统计，全国印染废水排放量为3～4百万立方米/天。染料废水是目前难降解的工业废水之一，对环境的危害日益严重。对于染料废水目前采用的处理方法主要有三种：物理法、化学法和生化法。物理法主要是利用活性炭、硅藻土和煤渣等吸附处理，特点是费用低、脱色效果好，缺点是产生大量泥渣，进一步处理难。化学法主要是混凝沉淀法和混凝气浮法等，混凝法的工艺流程简单，设备投资少，缺点是运行费用高，泥渣量多。生化法目前是染料废水的主要处理方法，但是色度和COD 去除率不高。

近年来，利用半导体粉末光催化处理难降解废水的研究日益引起人们的注意。本实验就是考察超细二氧化钛光催化降解染料的能力。

10.3 试剂：

超细二氧化钛 自制；亚甲基蓝溶液 COD Cr ＝300mg/l 。

10.4 仪器：

NDC-3型光学反应仪；紫外－可见分光光度计。

10.5 实验步骤：

10.5.1 光降解操作：

将200ml 的某一浓度的染料亚甲基蓝溶液和1.5%的超细二氧化钛催化剂加入光催化反应器中，开通冷却水，关闭暗箱门，开启汞灯，待汞灯工作稳定时开始计时，每隔5min 取样5ml 进行分析测定。

10.5.2 染料降解率的测定：

染料降解率按下式计算：

D=(A 0-A) / A 0×100％

式中：A 0、A 分别染料溶液光照前和光照t 时间后染料溶液在最大吸收波长下的吸

光度。

10.5.3 COD 值的测定

取一定量试液置于回流锥形瓶中，加入重铬酸钾标准溶液、硫酸—硫酸银溶液和硫酸汞，加热回流2h （自开始沸腾时计时）。冷却后加入蒸馏水至溶液体积不少于140ml 。以试亚铁灵为指示剂用硫酸亚铁氨标准溶液滴定，溶液颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。

测定水样时，用蒸馏水按同样操作步骤做空白试验。

COD 值的变化用重铬酸钾法（COD Cr ）来测定：

V

C V V L mg O 10008)()/,(CO

D 102Cr ⨯⨯⨯-= 式中： C ——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L ）；

V0——滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量（ml）；

V——滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的用量（ml）；

8——氧（1/2O）摩尔质量（g/mol）。

10.6 数据处理：

10.6.1 测定亚甲基兰的最大吸收波长和在最大吸收波长时的标准曲线。

10.6.2 将有关数据绘制成曲线，比较有无催化剂的降解情况，并比较是否光照的降解情况。

10.7 思考题：

10.7.1 请查阅有关光催化降解的反应机理。

10.7.2 探讨催化剂用量对光降解的影响。

10.7.3 如何检验超细二氧化钛的重复应用性能。