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光电催化降解印染废水的羟基自由基机理研究

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【中文关键词】光电协同催化  羟基自由基  分光光度法  印染废水  
【摘要】光电协同催化的主要作用原理为羟基自由基机理,但羟基自由基的分析较为困难。以水杨酸为分子探针,以分光光度法对光电协同催化处理印染废水过程中的羟基自由基进行测定,通过改变光照时间、光照强度、外加电压和pH进行试验。
【部分正文预览】

光催化氧化以半导体为催化剂,在紫外光的照射下,催化剂价带上的电子被激发跃迁至导带,同时在价带生成空穴,h+ 氧化能力非常强,可夺取水中的电子,生成反应活性很强的羟基自由基(·OH)[1-2]。已有研究表明,外加电场可显著增强光催化反应的量子效率[3-5]。通过对电极施加偏压,避免了光生电子与空穴的简单复合,增加了催化剂表面羟基自由基的生成效率,从而大大的提高了光催化的反应效率[6]。

目前,光电协同催化已成为一种的新兴水处理技术[7],光催化氧化和电化学氧化的协同作用已经成为高级氧化作用研究领域的一个热点。光电催化因其工艺简单、反应条件温和、降解速率高且适应广泛、无二次污染等优点,成为受人瞩目的环保技术之一[8]。Vinodgopal [9]、Kim[10]、Kesselman[11]等分别研究了时间、光强、pH 等对氯苯酚、甲酸、对苯二酚等有机污染物在光电催化反应中的降解的影响。
 
对光电催化机理的研究大多认为,其主要作用机理是羟基自由基机理。但羟基自由基非常活泼,反应活性高,寿命极短,在催化体系中存在浓度很低。准确地对·OH 进行定量分析较为困难。目前的测定方法有分光光度法、电子自旋共振法(ESR)[12]、高效液相色谱法(HPLC)[13]、化学发光法[14]和自动电位滴定法[15]等。使用ESR、HPLC 等方法测定羟基自由基虽然能够实时监测·OH,但所需的设备和试剂比较昂贵,操作复杂,难以用于一般试验,而分光光度法测定·OH 简单实用,操作方便快速,易于实现。
 
本研究以水杨酸为探针,采用分光光度法对不同条件下的羟基自由基进行测定,对光电催化降解染料废水降解机理进行初步探讨。
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