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菜单e-ISSN: 2319 - 9849
e-ISSN: 2319 - 9849
Mewar大学化学系Chittorgarh,印度
收到:26/02/2013;修改后:15/03/2013;接受:20/03/2013
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的光催化降解综述了包含不同功能的偶氮染料在水溶液中使用二氧化钛作为光催化剂在太阳能和紫外线照射。光降解的机制取决于所使用的辐射。动力学分析表明,偶氮染料的光降解率通常可以近似作为降解符合一级动力学机制,根据Langmuir-Hinshelwood模型。染料的降解取决于几个参数如pH值、催化剂浓度和底物浓度。新颖的治疗方法包括调查的应用先进的氧化过程(AOP),它的特点是生产的羟基自由基(OH)作为主要的氧化剂。在这项工作中,我们调查了光催化氧化降解和变色酸染料和染料中间体使用光(紫外/可见)/半导体催化剂通过优化操作参数,确保快速、彻底转变良性有毒有机化合物的化学物质。结果表明,染料降解效率要好得多当光源相比,紫外可见。
光催化剂,AOP,紫外线照射、光降解
今天保护环境已经成为一个主要和关键因素。我们知道越来越多的行业和工厂由于工业革命引发了环境保护的问题。
很多行业尤其是纺织、印染行业产生环境问题。纺织废水是复杂的混合物包含各种染料、天然杂质提取纤维和其他污染物如分散剂、匀染剂、除草剂,有时酸、碱、盐和重金属。这些废水是出了名的有强烈的颜色,大量的悬浮和溶解固体,一般波动的pH值,高的化学需氧量(COD),生化需氧量(BOD)和金属离子的存在1]。
这些潜在的致癌污染物的环境问题在被污染的水引起许多研究人员的关注2]。废水来自染料生产和应用产业对周边生态系统构成重大威胁,因为他们的毒性和潜在致癌性质(3]。
大量的有机物质如染料、酚类化合物、农药、肥料、洗涤剂和其他化工产品直接入水处理系统等各种来源的工业废水,农业径流和化学泄漏(4]。排放的废物含有染料对微生物有毒,水生生物和人类5]。
因此有必要把受污染的水。传统氧化氧化这些产品治疗发现困难和复杂的有机化合物的结构。aop是基于氢氧自由基的生成(•哦),具有较高的氧化电位(2.8 v),完全将有机污染物转化为有限公司2H2O和无机离子或可生物降解的化合物(6]。环境污染和破坏在全球范围内引起了关注的重要需要全新的环保清洁化学技术和过程。
材料
目前研究商业使用偶氮染料酸橙67。光催化剂TiO2(默克公司,99%纯度)和H2O2(默克公司,30%纯度)用于光催化降解。光漂白过程中,1 x10-3m原液染料制备的双重蒸馏水和稀释。所需的解决方案的pH值调整之前的标准化的硫酸和氢氧化钠的解决方案。实验室所有试剂均为分析纯。
图1:分子式- C26H21N4NaO8年代2分子量- 604.586
过程和分析
在可见光下
研究了光催化漂白的酸橙67以100毫升3.5×105染料溶液250毫升圆底烧瓶和固体TiO的0.35 g2催化剂粉末添加到它。反应介质的pH值被添加碱性(8.5)0.1 N氢氧化钠和酸度计测量(Systronic, 106)。当时光辐照下混合使用2×200 w钨灯(森林城Laxman)为激发TiO提供能源2装载。一个滤水器之间放置光源和反应容器,避免热效果。空气不断清除通过反应混合物的帮助下搅拌目的和可用性的增氧机氧气。
大约3毫升的染料溶液后取出一个特定的时间间隔(30分钟),其吸光度测量用分光光度计在波长485纳米过滤后通过三大烧结玻璃坩埚。这个过程被重复固定的时间间隔。颜色随时间的下降速度是连续监控。
紫外线照射下
研究了光催化漂白的酸橙67以100毫升3.5×105染料溶液在250毫升圆底烧瓶和固体TiO的0.25 g2催化剂粉末添加到它。反应介质的pH值被添加碱性(7.5)0.1 N氢氧化钠和酸度计测量(Systronics, 106)。
在紫外光照射下反应混合物被辐照。光化学降解是在专门设计的反应容器photoreactor配备4紫外线管每30 w(飞利浦)。大约3毫升的染料溶液后取出一个特定的时间间隔(30分钟),其吸光度测量用分光光度计在波长485纳米过滤后通过三大烧结玻璃坩埚。
控制实验(在没有光催化剂,光)确认的必要性光催化剂光的光催化染料光褪色的道路。这张照片使用TiO催化漂白染色酸橙672作为光催化剂和太阳能/紫外线照射光源进行了和它可能是说完全降解染料需要更多的时间在太阳能比紫外线照射。紫外线照射的能量比催化剂的带隙能量很大。因此电子-空穴复合的问题并不完全,但很大程度上避免紫外线源。在阳光下只有5%的总辐射具有最优能源催化照片激发,最终退化纺织染料,它可能是安全的和成本有效的来源。
图2:照片紫外/可见光催化降解效果的酸橙67
在热带国家强烈的阳光可以在整个年,因此,它可以有效地用于催化降解废水中污染物的照片。没有材料恶化情况下,阳光是作为辐射源,尽管紫外线辐照可以有效地降解染料,可见照射也非常有效的矿化作用的染料。
反应参数的影响
•pH值变化的影响
•数量的催化剂(TiO的效果2)
•染料浓度的影响
pH值变化的影响
在可见光的存在是观察到光催化漂白的速率增加而增加的pH值8.5。这个观察可以解释基础上,随着溶液的pH值增加,更多的哦- - - - - -离子是可用的。这些哦- - - - - -离子将产生更多·哦自由基结合半导体的洞。这些羟基自由基负责染料光褪色。这是观察到光催化漂白的速度增加而增加pH值9.0在紫外线的存在。
在一定酸度值即高于8.5的光漂白速率降低,更多的哦- - - - - -离子会使半导体的表面带负电荷的相互排斥的方法对半导体表面阴离子染料分子。这个结果到染料的光催化漂白率下降。同样的理由可以对染料在紫外光辐照时。
图3:显示效果紫外/可见光下的pH值的变化
半导体(TiO的变化的影响2]
如上所示的数据,67年酸橙光催化漂白速率增加而增加的半导体催化剂但一定数量后,率几乎不变。这可能是由于这一事实,最初的增加催化剂的量增加TiO的数量2活动网站表面上依次增加的数量·哦,啊2·-激进分子。一定程度的催化剂浓度的染料后,不能用于进一步的染料分子吸收。额外的催化剂粒子因此没有参与催化活性。因此,降解保持不变。但在紫外线的存在所需的半导体是更少。
图4:显示效果的变化量(TiO半导体2在紫外/可见光
酸橙67浓度变化的影响
已经观察到光催化降解的速率增加而增加浓度的酸橙67紫外和可见光。观察最高效率较低的浓度。这可以解释基础上,随着染料初始浓度的增加,而半导体的辐照时间和数量保持不变,越来越多的染料分子可被激发能量转移,因此,提高层间间距的基质离子容纳数量抑制催化剂的作用,因此染料分子与光降解效率。
图5:显示效果的变化酸橙67浓度下紫外线/可见光
照片漂白染色酸橙67取决于染料的量,pH值和.TiO光强度2是一种有效的光催化剂由于其较大的带隙和非腐蚀性性质虽然紫外线辐照能带来更好的染料的降解效率,太阳能将成为另一个和成本有效的光源,因为它丰富和非危险性质。这张照片催化脱色遵循一级动力学。