劉姝 張會 吳守江 李利

(山東省濱州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)研究所濱州市環(huán)境工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東濱州 256600)

pH值對K2La2Ti3O10光催化的影響

劉姝 張會 吳守江 李利

(山東省濱州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)研究所濱州市環(huán)境工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東濱州 256600)

苯酚溶液在強(qiáng)酸性(pH=1)條件下降解率最高,隨著pH值增大,降解率隨之降低,在pH=9時(shí),降解率到達(dá)最低點(diǎn),而后隨pH值增大降解率又開始逐步升高。K2La2Ti3O10對苯酚和鄰氯苯酚的氧化去除率隨著pH值的變化產(chǎn)生一定的波動(dòng),但其總的趨勢是隨著pH值上升而下降,在pH為9～13之間隨著pH值的增加而增加。

pH值 K2La2Ti3O10光催化 苯酚 鄰氯苯酚

1 pH值對K2La2Ti3O10光催化降解苯酚的影響

配制濃度為5mg/L的苯酚溶液，移取50mL于250mL燒杯中，用H2SO4和KOH調(diào)節(jié)pH值分別為1、3、5、7、9、11、13，再加入0.15g K2La2Ti3O10，超聲波振蕩1分鐘后，磁力攪拌，紫外燈或氙燈光照1h，離心分離后再通過0.45μm的濾膜過濾，用4-氨基安替比啉法測定處理前后水中苯酚的濃度，計(jì)算去除率?？紤]到光解和吸附可能會對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，所以還做了不加催化劑的光解空白實(shí)驗(yàn)以及無光照條件下的吸附空白實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1，圖2，所示。

圖1 太陽光下不同pH值K2La2Ti3O10對苯酚去除率

圖2 去除空白值后pH值與苯酚去除率的關(guān)系曲線

圖3 紫外光下不同pH值K2La2Ti3O10對鄰氯苯酚去除率

圖4 去除空白值后pH值與鄰氯苯酚去除率的關(guān)系曲線

由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，溶液pH值對K2La2Ti3O10光催化降解苯酚有一定的影響。苯酚溶液在強(qiáng)酸性(pH=1)條件下降解率最高，隨著pH值增大，降解率隨之降低，在pH=9時(shí)，降解率到達(dá)最低點(diǎn)，而后隨pH值增大降解率又開始逐步升高。光解和吸附同樣都對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了一定的影響。在紫外光照射下苯酚的直接光降解率普遍較低，可見光照射下，除了強(qiáng)堿性(pH=13)條件下光降解率相對較高(7%)，其它p H值下同樣普遍較低，未對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生太大影響。K2La2Ti3O10對苯酚有一定的吸附作用，但吸附量在各個(gè)pH值下都很小，最大吸附量也只有2.4%，對實(shí)驗(yàn)影響不大。

2 pH值對K2La2Ti3O10光催化降解鄰氯苯酚的影響

配制濃度為5mg/L的鄰氯苯酚溶液，移取50mL于250mL燒杯中，用H2SO4和KOH調(diào)節(jié)pH值分別為1、3、5、7、9、11、13，再加入0.15g K2La2Ti3O10，超聲波振蕩1分鐘后，磁力攪拌，紫外燈或氙燈光照1h，離心分離后再通過0.45μm的濾膜過濾，用4-氨基安替比啉法測量處理前后水中苯酚的濃度，計(jì)算去除率?？紤]到光解和吸附可能會對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，所以還做了不加催化劑的光解空白實(shí)驗(yàn)以及無光照條件下的吸附空白實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3，圖4所示。

溶液pH值對K2La2Ti3O10光催化降解鄰氯苯酚的影響與降解苯酚的影響基本一致，均是在強(qiáng)酸(pH=1)和強(qiáng)堿(pH=13)條件下降解率較高，在pH=9時(shí)降解率最低。光解對實(shí)驗(yàn)的影響較大，在紫外和模擬太陽光照射下，直接光解率普遍較高，特別是強(qiáng)堿性條件下，直接光解率均在15%左右，是引起光催化降解率在強(qiáng)堿性條件下偏高的主要原因，這可能是由于pH值變化引起鄰氯苯酚揮發(fā)性改變而引起的。吸附對實(shí)驗(yàn)的影響不大，在各個(gè)pH值下吸附均很小，都沒有超過5%。

由圖3和圖4可以看出，K2La2Ti3O10對苯酚和鄰氯苯酚的氧化去除率隨著pH值的變化產(chǎn)生一定的波動(dòng)，但其總的趨勢是隨著pH值上升而下降，在pH為9～13之間隨著pH值的增加而增加。

對于在低pH值范圍內(nèi)，其原因可能是由于K2La2Ti3O10骨架上的電荷密度比較高，沒有遇水膨脹的性能。隨著pH值的降低，溶液中H+離子濃度增大，由于層間的K+離子被H+離子交換取代，而H+離子與水分子結(jié)合，使水分子嵌入，將板層間距離擴(kuò)大，有利于有機(jī)物分子進(jìn)入層間，增加了各板層表面與有機(jī)物接觸的機(jī)會，即增大了比表面積，從而反應(yīng)效果大大提高。