【集萃网观察】前言

　　废水的处理方法主要有分离处理、稀释处理和转化处理。前两种属于物理方法，后一种属于化学方法。物理方法一般只是简单地改变污染物的存在形式，不能从根本上解决污染。例如，分离处理只是将污染物从一相转成另一相，并没将污染物真正无害化，有时还可能存在二次污染；稀释处理只是通过稀释废水来降低废水的一些污染指标，既未将污染物分离，也没有改变污染物的化学性质；而转化处理则是通过化学或生化作用改变污染物的分子结构，使其转化为无害的或可分离的物质。

　　近20 年来逐渐发展起来的光催化降解技术是一种绿色的、廉价的、彻底的污染物处理技术。目前，用于光催化降解环境污染物的最受关注的催化剂主要是半导体催化剂TiO2。其催化活性高、稳定性好，对人体无害，可以重复使用。

　　与大粒径的TiO2颗粒比较，纳米级的TiO2催化活性更高，具有以下特点：

　　（1）表面原子多，光吸收效率高；

　　（2）催化剂表面光生载流子浓度高；

　　（3）光生电子和光生空穴的复合几率小；

　　（4）表面吸附的OH - 多，有利于产生较多的羟基自由基。

　　此外，纳米TiO2粒子因尺寸量子效应，导带和价带能级由连续变为分离，能隙增大，导带电位更低，价带电位更高，增强了TiO2的氧化还原能力，其光催化降解活性和广谱性也随之加强。

　　1 试验

　　1. 1 药剂与仪器

　　1. 1. 1 药剂

　　阳离子桃红FGH、纳米TiO2（自制[1]，粒径范围5 ～ 20 nm），其它试剂均为市售（化学纯）。

　　1. 1. 2 仪器

　　旋转式石英光解仪（江苏省环境科学研究所）；有机碳测定仪TOC-500（日本Shimadzu 公司）；Uvilon 810 紫外可见分光光度仪（瑞士）；高压汞灯：功率125 W，主波长365 nm（上海亚明灯泡厂）。

　　1. 2 试验方法

　　在石英试管（内径2. 5 cm、长15 cm）中加入已配制的染料溶液，再加入TiO2催化剂，在旋转式光解仪中用高压汞灯照射。

　　高压汞灯置于石英玻璃冷却套管内，冷却套管固定在反应器中央，套管的夹层中通有冷却水，通过调节冷却水的流量以消除高压汞灯的热效应，使反应器内溶液温度恒定。

　　高压汞灯距石英试管10 cm。石英试管在电机带动下旋转，以使溶液受紫外光照射均匀。光照一定时间后取出，用离心机离心，使TiO2与溶液分离，取上层清液进行分析。

　　1. 3 分析方法

　　1. 3. 1 脱色率

　　用紫外可见分光光度计对处理前后的溶液在200 ～ 800 nm范围内进行吸光度测定，然后根据最大吸收处的吸光度来计算脱色率：

　　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

　　采用有机碳测定仪测定降解前后溶液的TOC 值，计算TOC 去除率，以确定染料降解程度：

　　其中，TOC前和TOC后分别为染料溶液降解前后的TOC 值。

　　2 试验结果

　　2. 1 pH 值对染料脱色率的影响

　　在200 mg / L 染料溶液中，以1 : 3 的HCl 和100 g / L的NaOH 分别调节染料溶液的pH 值为2、4、6、9、12；加入纳米TiO2（ 添加量500 mg / L ）；光照240 min。其pH 值对阳离子染料的脱色情况见图1。

　　从图1 看出，溶液pH 值对染料脱色影响较大。中性时脱色效果较差，酸性和碱性条件脱色效果较好。

　　在酸性环境下，溶液中的H + 通过下列方式转化为羟基自由基：