pH值对K2La2Ti3O10光催化的影响

刘姝 张会 吴守江 李利

(山东省滨州市环境保护科学技术研究所滨州市环境工程技术重点实验室,山东滨州 256600)

pH值对K2La2Ti3O10光催化的影响

刘姝 张会 吴守江 李利

(山东省滨州市环境保护科学技术研究所滨州市环境工程技术重点实验室,山东滨州 256600)

苯酚溶液在强酸性(pH=1)条件下降解率最高,随着pH值增大,降解率随之降低,在pH=9时,降解率到达最低点,而后随pH值增大降解率又开始逐步升高。K2La2Ti3O10对苯酚和邻氯苯酚的氧化去除率随着pH值的变化产生一定的波动,但其总的趋势是随着pH值上升而下降,在pH为9～13之间随着pH值的增加而增加。

pH值 K2La2Ti3O10光催化 苯酚 邻氯苯酚

1 pH值对K2La2Ti3O10光催化降解苯酚的影响

配制浓度为5mg/L的苯酚溶液，移取50mL于250mL烧杯中，用H2SO4和KOH调节pH值分别为1、3、5、7、9、11、13，再加入0.15g K2La2Ti3O10，超声波振荡1分钟后，磁力搅拌，紫外灯或氙灯光照1h，离心分离后再通过0.45μm的滤膜过滤，用4-氨基安替比啉法测定处理前后水中苯酚的浓度，计算去除率。考虑到光解和吸附可能会对实验产生影响，所以还做了不加催化剂的光解空白实验以及无光照条件下的吸附空白实验。实验结果如图1，图2，所示。

图1 太阳光下不同pH值K2La2Ti3O10对苯酚去除率

图2 去除空白值后pH值与苯酚去除率的关系曲线

图3 紫外光下不同pH值K2La2Ti3O10对邻氯苯酚去除率

图4 去除空白值后pH值与邻氯苯酚去除率的关系曲线

由以上实验数据可以看出，溶液pH值对K2La2Ti3O10光催化降解苯酚有一定的影响。苯酚溶液在强酸性(pH=1)条件下降解率最高，随着pH值增大，降解率随之降低，在pH=9时，降解率到达最低点，而后随pH值增大降解率又开始逐步升高。光解和吸附同样都对实验产生了一定的影响。在紫外光照射下苯酚的直接光降解率普遍较低，可见光照射下，除了强碱性(pH=13)条件下光降解率相对较高(7%)，其它p H值下同样普遍较低，未对实验产生太大影响。K2La2Ti3O10对苯酚有一定的吸附作用，但吸附量在各个pH值下都很小，最大吸附量也只有2.4%，对实验影响不大。

2 pH值对K2La2Ti3O10光催化降解邻氯苯酚的影响

配制浓度为5mg/L的邻氯苯酚溶液，移取50mL于250mL烧杯中，用H2SO4和KOH调节pH值分别为1、3、5、7、9、11、13，再加入0.15g K2La2Ti3O10，超声波振荡1分钟后，磁力搅拌，紫外灯或氙灯光照1h，离心分离后再通过0.45μm的滤膜过滤，用4-氨基安替比啉法测量处理前后水中苯酚的浓度，计算去除率。考虑到光解和吸附可能会对实验产生影响，所以还做了不加催化剂的光解空白实验以及无光照条件下的吸附空白实验。实验结果如图3，图4所示。

溶液pH值对K2La2Ti3O10光催化降解邻氯苯酚的影响与降解苯酚的影响基本一致，均是在强酸(pH=1)和强碱(pH=13)条件下降解率较高，在pH=9时降解率最低。光解对实验的影响较大，在紫外和模拟太阳光照射下，直接光解率普遍较高，特别是强碱性条件下，直接光解率均在15%左右，是引起光催化降解率在强碱性条件下偏高的主要原因，这可能是由于pH值变化引起邻氯苯酚挥发性改变而引起的。吸附对实验的影响不大，在各个pH值下吸附均很小，都没有超过5%。

由图3和图4可以看出，K2La2Ti3O10对苯酚和邻氯苯酚的氧化去除率随着pH值的变化产生一定的波动，但其总的趋势是随着pH值上升而下降，在pH为9～13之间随着pH值的增加而增加。

对于在低pH值范围内，其原因可能是由于K2La2Ti3O10骨架上的电荷密度比较高，没有遇水膨胀的性能。随着pH值的降低，溶液中H+离子浓度增大，由于层间的K+离子被H+离子交换取代，而H+离子与水分子结合，使水分子嵌入，将板层间距离扩大，有利于有机物分子进入层间，增加了各板层表面与有机物接触的机会，即增大了比表面积，从而反应效果大大提高。