【集萃網(wǎng)觀察】前言
廢水的處理方法主要有分離處理、稀釋處理和轉(zhuǎn)化處理。前兩種屬于物理方法，后一種屬于化學(xué)方法。物理方法一般只是簡(jiǎn)單地改變污染物的存在形式，不能從根本上解決污染。例如，分離處理只是將污染物從一相轉(zhuǎn)成另一相，并沒(méi)將污染物真正無(wú)害化，有時(shí)還可能存在二次污染；稀釋處理只是通過(guò)稀釋廢水來(lái)降低廢水的一些污染指標(biāo)，既未將污染物分離，也沒(méi)有改變污染物的化學(xué)性質(zhì)；而轉(zhuǎn)化處理則是通過(guò)化學(xué)或生化作用改變污染物的分子結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)化為無(wú)害的或可分離的物質(zhì)。
近20 年來(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)的光催化降解技術(shù)是一種綠色的、廉價(jià)的、徹底的污染物處理技術(shù)。目前，用于光催化降解環(huán)境污染物的最受關(guān)注的催化劑主要是半導(dǎo)體催化劑TiO2。其催化活性高、穩(wěn)定性好，對(duì)人體無(wú)害，可以重復(fù)使用。
與大粒徑的TiO2顆粒比較，納米級(jí)的TiO2催化活性更高，具有以下特點(diǎn)：
�。�1）表面原子多，光吸收效率高；
�。�2）催化劑表面光生載流子濃度高；
�。�3）光生電子和光生空穴的復(fù)合幾率小；
�。�4）表面吸附的OH - 多，有利于產(chǎn)生較多的羥基自由基。
此外，納米TiO2粒子因尺寸量子效應(yīng)，導(dǎo)帶和價(jià)帶能級(jí)由連續(xù)變?yōu)榉蛛x，能隙增大，導(dǎo)帶電位更低，價(jià)帶電位更高，增強(qiáng)了TiO2的氧化還原能力，其光催化降解活性和廣譜性也隨之加強(qiáng)。
1 試驗(yàn)
1. 1 藥劑與儀器
1. 1. 1 藥劑
陽(yáng)離子桃紅FGH、納米TiO2（自制[1]，粒徑范圍5 ～ 20 nm），其它試劑均為市售（化學(xué)純）。
1. 1. 2 儀器
旋轉(zhuǎn)式石英光解儀（江蘇省環(huán)境科學(xué)研究所）；有機(jī)碳測(cè)定儀TOC-500（日本Shimadzu 公司）；Uvilon 810 紫外可見(jiàn)分光光度儀（瑞士）；高壓汞燈：功率125 W，主波長(zhǎng)365 nm（上海亞明燈泡廠）。
1. 2 試驗(yàn)方法
在石英試管（內(nèi)徑2. 5 cm、長(zhǎng)15 cm）中加入已配制的染料溶液，再加入TiO2催化劑，在旋轉(zhuǎn)式光解儀中用高壓汞燈照射。
高壓汞燈置于石英玻璃冷卻套管內(nèi)，冷卻套管固定在反應(yīng)器中央，套管的夾層中通有冷卻水，通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻水的流量以消除高壓汞燈的熱效應(yīng)，使反應(yīng)器內(nèi)溶液溫度恒定。
高壓汞燈距石英試管10 cm。石英試管在電機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，以使溶液受紫外光照射均勻。光照一定時(shí)間后取出，用離心機(jī)離心，使TiO2與溶液分離，取上層清液進(jìn)行分析。
1. 3 分析方法
1. 3. 1 脫色率
用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)處理前后的溶液在200 ～ 800 nm范圍內(nèi)進(jìn)行吸光度測(cè)定，然后根據(jù)最大吸收處的吸光度來(lái)計(jì)算脫色率：
式中：A前——— 染料溶液降解前的吸光度值
A后——— 染料溶液降解后的吸光度值。
1. 3. 2 TOC 去除率
采用有機(jī)碳測(cè)定儀測(cè)定降解前后溶液的TOC 值，計(jì)算TOC 去除率，以確定染料降解程度：
其中，TOC前和TOC后分別為染料溶液降解前后的TOC 值。
2 試驗(yàn)結(jié)果
2. 1 pH 值對(duì)染料脫色率的影響
在200 mg / L 染料溶液中，以1 : 3 的HCl 和100 g / L的NaOH 分別調(diào)節(jié)染料溶液的pH 值為2、4、6、9、12；加入納米TiO2（ 添加量500 mg / L ）；光照240 min。其pH 值對(duì)陽(yáng)離子染料的脫色情況見(jiàn)圖1。
從圖1 看出，溶液pH 值對(duì)染料脫色影響較大。中性時(shí)脫色效果較差，酸性和堿性條件脫色效果較好。
在酸性環(huán)境下，溶液中的H + 通過(guò)下列方式轉(zhuǎn)化為羥基自由基：
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