杂多酸盐/聚苯胺/SnO2复合催化剂对龙胆紫的光降解动力学

王思元，马荣华*，刘春涛

(1.齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.齐齐哈尔市环境监测中心站，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

杂多酸盐/聚苯胺/SnO2复合催化剂对龙胆紫的光降解动力学

王思元1，马荣华1*，刘春涛2

(1.齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.齐齐哈尔市环境监测中心站，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

以龙胆紫染料废水为探针反应，评价了复合催化剂PW11Mn /PANI/SnO2光催化性能，研究了催化剂用量、溶液的pH值和不同催化剂对光降解孔雀石绿的影响，实验结果表明：复合催化剂PW11Mn /PANI/SnO2比SnO2、PW11Mn和SnO2/PANI催化活性高，经过30W紫外光照射后，其降解率达94.62%，且光催化降解龙胆紫染料为一级动力学反应。

杂多酸盐；光催化剂；龙胆紫；降解

光催化技术能够利用太阳能将废水中难降解的染料降解[1]，杂多酸具有结构多样，性质可通过改变组成进行调变的特点，作为一种高效的光催化剂被广泛应用于降解染料废水[2-3]。SnO2的光催化性能较好，但由于受其3.6eV禁带宽度的限制，光吸收范围仅在紫外区，应用范围受到了限制[4]，所以必须对其进行改性，可以通过不同的材料复合来拓宽其光影响范围，使光能利用率增大[5-6]。本文以杂多酸、聚苯胺和二氧化锡三元复合材料PW11Mn /PANI/SnO2为催化剂，研究其对龙胆紫的光催化降解性能及光降解动力学，为光催化降解染料废水供一种处理方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

上海大普仪器有限公司pHS-2 型酸度计；北京普析通用双光束TU-1901 型紫外可见分光光度计；30W紫外线灯。PW11Mn /PANI/SnO2实验室自制，其它试剂均为化学分析纯。

1.2 光催化实验

取50 mL 10 mg/L的龙胆紫溶液，加入一定量催化剂PW11Mn /PANI/SnO2，超声分散后放置于30 W紫外灯下照射，在其最大波长处测定样品的吸光度，计算溶液脱色率DC=(A0-A)/A0×100% ，其中，A0代表光照前的吸光度值，A代表光照后的吸光度值。

2 结果与讨论

2.1 溶液pH值对龙胆紫光催化降解的影响

向6份浓度为10 mg/L的龙胆紫中各投加10 mg催化剂PW11Mn /PANI/SnO2，考察pH值对龙胆紫光催化降解的影响，结果见图1，由图1可知，溶液的初始pH 值逐渐增大，降解效果先增大后逐渐降低。当溶液初始 pH 值在7 左右时，龙胆紫溶液脱色率较大。以ln(C0/Ct)为纵坐标，光照时间为横坐标作图，线性拟合结果见表1。表1可知，pH值改变时对龙胆紫的降解符合准一级反应动力学。

图1 溶液pH值对龙胆紫降解效果的影响Fig.1 Effect of pH on the degradation effect of gentian violet表1 不同pH值降解龙胆紫的动力学方程Table 1 Different pH on degradation of gentian violet dynamic equations

pH值动力学方程反应速率/(k/min)相关系数(r)1ln(C0/Ct)=0.00098t-0.005920.000980.947263ln(C0/Ct)=0.00121t-0.002470.001210.956645ln(C0/Ct)=0.00167t-0.008010.001670.975457ln(C0/Ct)=0.00216t+0.025640.002160.996279ln(C0/Ct)=0.00112t+0.057980.001120.9892711ln(C0/Ct)=0.00154t-0.005070.001540.97443

2.2 催化剂PW11Mn /PANI/SnO2的量对龙胆紫降解的影响

取50 mL，10 mg/L龙胆紫溶液，调节pH值为7，催化剂用量对龙胆紫降解的影响见图2，由图2知催化剂为15 mg/L 时龙胆紫溶液脱色率最高，可达 94.62%。以ln(C0/Ct)对光照时间作图，线性拟合结果见表2。表2可知，催化剂用量对龙胆紫的降解符合准一级反应动力学。

图2 PW11 Mn /PANI/SnO2用量对龙胆紫降解影响Fig.2 Effect of PW11 Mn /PANI/SnO2 dosage on the degradation gentian violet表2 不同催化剂加入量对龙胆紫的降解动力学方程Table 2 Different catalysts addition on the gentian violet degradation kinetic equation

催化剂用量/mg动力学方程反应速率(k/min)相关系数(r)5ln(C0/Ct)=0.00948t-0.06940.009470.9822410ln(C0/Ct)=0.00989t-0.05630.009870.9833615ln(C0/Ct)=0.01549t-0.059620.015490.9996120ln(C0/Ct)=0.01246t+0.03490.012460.9882725ln(C0/Ct)=0.00828t-0.086520.008280.9791730ln(C0/Ct)=0.00769t-0.04920.007690.96453

2.3 不同催化剂对龙胆紫光催化降解效果

取5份50 mL 10 mg/L的龙胆紫溶液，调节pH值为7，不加催化剂和分别加入PW11Mn、SnO2、PANI/SnO2、PW11Mn /PANI/SnO2催化剂。结果如图3所示，由图3可知：没有催化剂时，龙胆紫几乎不降解，加催化剂都有不同程度的降解，四种不同催化剂的催化活性从低到高的顺序为：SnO2< PW11Mn

图3 不同催化剂对龙胆紫降解效果的影响Fig.3 Effect of different catalyst on the degradation gentian violet

3 结论

复合光催化剂PW11Mn /PANI/SnO2紫外灯照射下降解龙胆紫的最佳条件为：龙胆紫溶液的初始浓度为10 mg/L，pH值=7，催化剂用量为15 mg，降解率94.62%，复合催化剂光催化降解龙胆紫溶液的过程符合一级动力学方程。

[1] 董振海,胃维昌.光催化降解染料废水的研究现状及展望[J].染料与染色,2003,40(3):175-177.

[2] 勾 华,罗宿星,何晓英,等.多酸(盐)光催化降解有机污染物的研究进展[J].安徽农业科学,2008,36(1): 89-90.

[3] 李克斌,赵 峰,魏 红,等.磷钨酸均相光催化还原降解水中偶氮染料酸性大红3R[J].高等学校化学学报,2011,32(8):1812-1818.

[4] 王彦宗.导电聚苯胺-二氧化锡纳米复合材料合成及表征研究[D].哈尔滨: 哈尔滨工程大学,2007.

[5] 苏 宁,马荣华,高 垒,等.多金属氧酸盐/PANI/SnO2复合催化剂的制备及光催化降解动力学[J].化学试剂,2015,37(4):293-297.

[6] 敏世雄,王 芳,张振敏,等.PANI/AMTES-TiO2纳米复合材料的制备及其光催化性能[J].物理化学学报,2009,25(7):1303-1310．

(本文文献格式：王思元，马荣华，刘春涛.杂多酸盐 /聚苯胺/SnO2复合催化剂对龙胆紫的光降解动力学[J].山东化工,2017,46(3):27-28.)

Photocatalytic Degradation Kinetic of Composite PW11Mn /PANI/SnO2on Gentian Violet

WangSiyuan1，MaRonghua1*,LiuChuntao2

(1. College of Chemistry and Engineering,Qiqihar Univercity,Qiqihar 161006,China;2.Qiqihar Environmental Monitoring Center, Qiqihar 161005,China)

The photocatalytic activities of composites PW11Mn /PANI/SnO2was investigated for the degradation of gentian violet as a probe. The effect of pH , PW11Mn /PANI/SnO2dosage and different photocatalyst for gentian violet were discussed．Results show that the degradation rate is 94.62% under 30W UV irradiation，The activity of catalyst PW11Mn /PANI/SnO2is better than the SnO2，PW11Mn and SnO2/ PANI．Photocatalytic degradation of gentian violet is the characteristic first-order reaction kinetics.

heteropoly acid(salt); photocatalyst; gentian violet; degradation

2016-11-23

王思元(1992—)，女，硕士，主要从事多酸化学及复合材料研究；通讯作者：马荣华(1963—)，女，黑龙江齐齐哈尔人，博士，教授，主要从事多酸化学及纳米复合材料研究。

TQ314.24;X788

A

1008-021X(2017)03-0027-02