TiO_2光催化氧化降解乳酸的工艺及机理

Study on photocatalytic oxidation degradation technology and mechanism of lactic acid with TiO2
Liang Xinquan Lu Dengjun Liang Xianhui Xie Zhirong Wang Shuangfei
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一
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乳 酸 是 糖 蜜酒 精 废液中 有 机酸的 主要成 分 之 ， 本研究以 乳 酸 为 降解 目 标 待 测 物， 在紫外光
( 广西大学轻工与食品工程学院， 南宁 530004 ) TiO2 用 量、 摘 要 以 TiO2 为催化剂、 紫外灯为光源对乳酸进行光催化降解实验， 考察了 乳 酸 初始 浓度、 反 应 时间、 曝 气方式等因素对乳酸降解率的影响， 并在此基础上应用正交实验对降解条件进行优化， 同时 对 乳 酸的降解机理 进 行了探 索 TiO2 量 为 0. 20 g / L、 研究。实验结果表明: 以 300 W 紫 外 汞 灯 为 光源， 在 乳 酸 初始 浓度 为 0. 5 g / L、 反 应 时间 120 min、 持续 通入空气鼓泡的条件下， 乳酸降解效果最佳， 乳酸降解率为 99. 9% ; 降解 12 h 总有机碳去除率达 91. 2% 。乳 酸 光 催化降解 的反应途径为: 乳酸脱羧生成乙醇， 乙醇被氧化生成乙 醛， 进而 氧化 为 乙 酸， 所 有 的中 间 产 物 被 继 续 降解， 最 终 矿 化 为 CO2 和 H2 O 等小分子物质。 关键词 光催化 乳酸 TiO2 降解 中图分类号 X797 文献标识码 A 9108 ( 2011 ) 04082506 文章编号 1673-
( Light Industry and Food Engineering Institute，Guangxi University，Nanning 530004 ， China)
Abstract The photocatalytic degradation of lactic acid using TiO2 as catalyst was investigated under ultradosages of TiO2 ， reaction time and aeration modes violet lamp． The influences of lactic acid initial concentration， on degradation ratio of lactic acid were investigated． After that the titanium dioxide photocatalysis conditions of lactic acid were optimized by the orthogonal test，and the photocatalytic degradation mechanism of lactic acid was discussed． The experimental results showed that the optimal photocatalysis conditions are as following: lactic acid initial concentration 0. 5 g / L，TiO2 0. 20 g / L，under 300 W ultraviolet mercury lamp for 120 min with continuous aerating，the degradation rate of lactic acid were 99. 9% under the optimal conditions． The total organic carbon( TOC ) was removed by 91. 2% in 12 h． The photocatalytic degradation pathway for lactic acid was identified． Ethanol was obtained from lactic acid by decarboxylation，acetaldehyde was obtained from the product of ethanol oxidation reaction，and acetic acid was obtained from acetaldehyde oxidation reaction． Eventually，the intermediates from lactic acid were photodegraded into CO2 and H2 O． Key words photocatalysis; lactic acid; TiO2 ; degradation 近年来， 以 TiO2 为催化剂的 光 催化氧化 技术 得 到人们的广泛关注， 其具有催化剂化学性质稳定、 成 法、 生化处理、 臭 氧氧化 等 方 法
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， 采 用 光 催化降
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解法处理 糖 蜜酒 精 废液 只 有 刘 自 力 等 进 行了 ［12 ］ 但目前对糖 蜜酒 精 废液中 有 机酸降解的影响 ， 探索， 本低、 无毒性、 高效、 反应迅速、 降解彻底的优势 在环境保护领域内 的水 和 气相 有 机、 无 机污染物的 因素及机理研究均未见报道。 光催化去除方面取 得 了较大 进 展， 被认为是一种极 具前途的环境污染净化技术
第5 卷 第4 期 2 0 1 1 年 4 月
环境工程学报
Chinese Journal of Environmental Engineering
Vol ． 5 ， No ． 4 Apr． 2 0 1 1

TiO2 光 催化氧化降解 乳 酸的工艺 及 机理 研究
梁欣泉 陆登俊 梁贤慧 谢志荣 王双飞
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