邻苯二甲酸酯光催化降解影响分析

陈文茜 刘星佳(新疆轻工职业技术学院， 新疆 乌鲁木齐 830021)

邻苯二甲酸酯光催化降解影响分析

陈文茜 刘星佳(新疆轻工职业技术学院， 新疆 乌鲁木齐 830021)

TiO2纳米管通过阳极氧化法制备，作为催化剂在紫外光照射下对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)水溶液进行了光催化降解实验，分别讨论了pH值、光照时间对DMP的降解效果进行分析。结果表明，DMP在紫外光照下光催化降解速率大于在单一紫外光照下的光降解速率；在催化剂投加量固定面积4.5cm2、pH=7、对初始浓度为10mg/L的DMP溶液光照240min时降解率已达到55%以上。

邻苯二甲酸二甲酯；光催化；降解率；二氧化钛纳米管

邻苯二甲酸酯(简称PAEs,别名酞酸酯)主要用作塑料的增塑剂和软化剂[1],可以增大产品的可塑性和提高产品的强度。

本实验采用阳极氧化法制备TiO2纳米管为催化剂，光催化降解PAEs中最为常见的邻苯二甲酸二甲酯(DMP)，以紫外光为光源，在催化剂投加量固定的情况下，分析光照时间、pH值对降解的影响，为治理受PAEs污染的水体提供一些理论依据[2]。

1 材料与实验方法

（1）主要药品与仪器

邻苯二甲酸酯(天津精细化工研究所，分析纯)；

NH4F(天达净化材料精细化工厂，分析纯)；

Lambda 35型紫外/可见分光光度计(珀金-埃尔默公司)；

PHSJ-4A型 实验室pH计(上海精密科学仪器有限公司)。

（2）TiO2纳米管催化剂的制备与表征 将工业纯钛，裁成长方形试样放入无水乙醇和丙酮的1∶1混合溶液中超声清洗，除去钛片表面的污渍后用去离子水冲洗并烘干，浸入0.5 %的NH4F电解液中，稳定阳极电位在25V，电解1小时得到相同尺寸的TiO2纳米管阵列。然后放入马弗炉中在500℃下高温焙烧1h进行晶化，再在1mol/L的硝酸中浸泡后用去离子水冲洗干净备用。

（3）光催化降解实验设计 称取适量DMP，配制成质量浓度为10.0mg・L-1DMP的溶液后超声10min，使溶液溶质充分溶解，投入TiO2纳米管并曝气1h，然后量取20ml溶液移入光反应仪用的石英管中，开启高压汞灯并计时，每隔适当的时间取样，然后用紫外/可见分光光度计测量DMP在230nm定波长下的吸光度，并依据反应前后的吸光度值变化求出降解率。

2 结果与讨论

(1)光照时间对DMP光催化降解的影响 添加TiO2纳米管的条件下进行光催化实验与不加TiO2纳米管的条件下进行单独光解实验。

随着光照时间的延长，DPM的降解率逐渐增大，DMP的降解率已经达到55%以上，去除效果较好。DMP光催化降解过程先生成一系列中间产物，所以前期降解率很低，而时间越长降解率开始明显升高，这是由于随着光降解时间延长，中间产物逐渐降解，因此降解率明显加快。

(2)pH值对DMP光催化降解的影响 水体pH值的不同，不仅会影响DPM水体中的存在状态，而且会TiO2表面的带电性和DMP的带电性，进而影响TiO2对DPM的吸附，因此不同pH必定会影响光催化的效果。DMP水样的原始pH为5.98，使用盐酸和氢氧化钠溶液调节水样初始pH 值，分别为1.0、3.0、5.0、7.0、9.0，进行光催化降解实验，反应240mi取样，利用分光光度计检测DMP 在230nm定波长下的吸光度，通过对比结果可以看出，pH值在1.0至7.0之间，随着pH值的增大，在相同时间内DMP的降解率逐渐增大；而pH值在7.0至11.0之间，DMP的降解率基本保持不变。主要原因是TiO2、DMP在不同pH条件下具有不同的电性，进而导致DMP在Ti0表面的吸附能力不同[3]。当溶液显酸性时，TiO2表面带正电荷；当溶液显碱性时，TiO2表面带负电荷。当水体pH＜7.0时，DMP以带正电荷的质子形式存在，与TiO2带相同的电荷，由于同种电荷相互排斥，此时DMP较难被吸附在催化剂表面，而只有当DMP被吸附在TiO2表面，才能及时捕获催化剂表面所产生的强氧化剂，从而被氧化降解。而pH为7.0时，TiO2处于等电点，对DMP吸附能力最强，因而降解能力较强。而碱性水体中，虽然TiO2表面带负电，DMP也带负电，不利于DMP的吸附，但由于水体中存在大量的OH-，容易被电子空穴捕获而产生更多的强氧化性自由基・OH，因而降解率也维持在较高水平。

3 结语

(1)TiO2光催化体系中,以125W紫外汞灯为光源,DMP有较好的光催化降解效果。并且随着光照时间的延长，DPM的降解率逐渐增大。

(2)pH值对光催化降解DMP有一定影响pH=7.0时，DMP的降解率最高;pH＜7.0时，随水体pH值越小DMP降解率越低；pH＞7.0时，随着水体pH变化DMP降解率基本维持不变。

(3)TiO2随着反应次数的增多，降解能力逐渐下降。但是TiO2纳米管的表面经过物理或化学方法处理以又可以恢复催化效果。

[1]陈波,林建国,陈清.水环境中的邻苯二甲酸酯类污染物及其环境行为研究[J].环境科学与管理，2009,(02):36-45.

[2]胡晓宇,张克荣等.中国环境中邻苯二甲酸酯类化合物污染的研究[J].中国卫生检验杂志,2003,13(1):9-14.

[3]周文敏.环境优先污染物[M].北京:中国环境科学出版社,1989:11-13.