基于4bs染料光催化降解及反应动力学研究

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1、摘要利用半导体氧化物对光量子的吸收特性，处理水中的有机污染物，几乎不具有选择性，降解的最终产物为无机矿物质。光催化水处理技术是一种极具发展前途的环保措施，大规模工业应用已指日可待。本文针对光催化水处理方法中存在降解机理复杂，动力学研究不够完善等问题，进行初步的机理分析，着重研究了直接耐酸大红4BS染料光催化降解动力学，为指导工业化反应器的设计，提供了必要的理论依据。考察了紫外线强度、溶液pH值、催化剂用量、反应时间及混合状态对4BS染料降解速率的影响，推导出了4BS染料在TiO，催化剂上的光催化降解动力学方程}譬：_kWn_,o,A(1．0一X)2min4出C

2、。、7反应速率常数k在两个不同催化剂用量范围内分别为：28．57m．rain～W．ri02=O．59／L91．07m．min～WTi02≥1．0e．／L．该动力学方程的适用范围不仅限于初速度，而是适用于整个反应过程。)由于光催化的活化能较小，反应速率几乎不受温度的影响，并且考虑水处理的}寺骤要求，故只在常温下进行了动力学实验。由实验结果确定的适宜催化剂用量为略大于1．09／L关键词t光催化染料废水降解动力学AbstractTreatmentofdyestuffwastewaterwithphotocatalyticoxidationoversemiconduc

3、toroxidecatalystcanbeusedinalmostallofthedyestuffandthefinaldegradationproductsareinorganicminerals．Thismethodiseffectiveforenvironmentprotectionandwillbewidelyspreadinshorttime．Inthispaper，thephotocatalyticdegradationof4BSdyeonTi02powerinaslurryreactorisresearched，whichincludesthea

4、nalysisofdegradationschemeandkineticsofdegradation．Theaimistoprovidethetheoreticalbasisfordesignofindustrialreactor．Afterconsiderationofultravioletintensity，pHvalueofdyesolution，amountofcatalystandthedispersionsituationintheliquid，thekineticsofthephotocatalyticdegradationof4BSdyeise

5、stablishedasfollow：些：坐型㈣一z1：m／n-1础CoWhere，therateconstantkisthefunctionofcatalystamountandequals28．57m．min“WTi025O．59／L91．07m．min。WTj02≥1．09／L，respectively．Thekineticmodelcandescribeallreactionprocess，notonlytheinitialrate．Becauseofthesmalleractivityenergy，temperaturealmostdoesnotin

6、fluencethereactionrate．Becauseofthespecialrequirementsofwastewatertreatment，thekineticexperimentsarecarriedoutatnormalatmospherictemperatureandtheresultsshowthattheappropriatedamountofcatalystisabitlargerthan1．09／L．Keyword：photocatalysisdyestuffwastewaterdegradationkinetics天津大学硕士论文前

7、言工业废水的处理方法可以分为物理法和化学法(包括生物化学法)两大类。由于废水中物质种类多，且分布广，仅靠物理方法很难达到净化水的目的。因此，更多采用的是物理和化学法相结合的方法。其中光催化法已成为这一领域里既新颖又发展很快的一种污水处理方法。光催化是在催化剂作用下进行的光化学反应。各种半导体材料是常用的催化剂，在光照的条件下，半导体中的电子吸收光能后产生能级跃迁，同时激发周围的介质发生氧化还原反应，达到水中污染物降解的目的。我们在进行染料等有机废水处理过程中发现，传统的方法在处理染料等有机废水尤其是难生物降解、生物毒性大的废水上遇到了阻力，由于染料废水中盐含量

8、很高，而且染料本身生化性差，采用生化处