姜 帆

（東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318）

光催化降解有機(jī)磷農(nóng)藥的探究

姜 帆

（東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318）

本文通過控制調(diào)節(jié)TiO2的用量探究光催化降解樂果適宜工藝的條件。研究表明，對(duì)于TiO2光催化降解樂果而言，在TiO2的用量為4.0g/L，反應(yīng)物的起始濃度為0.05mol/L，pH值11，光照強(qiáng)度為250W時(shí)，樂果的降解率達(dá)到37.5%。

光催化降解；有機(jī)磷農(nóng)藥；TiO2

有機(jī)磷農(nóng)藥指的是含磷的有機(jī)化合物，屬于磷酸酯類的化合物。有機(jī)磷農(nóng)藥會(huì)造成水質(zhì)的富營養(yǎng)化、有機(jī)磷的富集、以及對(duì)人體的毒害作用。TiO2光催化劑以氫氧根為氧化劑，氧化能力強(qiáng)，且適用范圍廣，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成二次污染，大多數(shù)污染物在TiO2光催化劑作用下可以完全礦化為無機(jī)離子、CO2和H2O，僅需常溫常壓即能發(fā)生降解，氧化劑可以單獨(dú)使用氧氣也可以與H2O2、Fenton試劑法組合使用，因此在有機(jī)物降解過程中受到人們的普遍重視。本研究利用TiO2光催化劑對(duì)常見的有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行降解研究，考察光催化劑用量對(duì)有機(jī)磷的降解效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

DDVP，80%濃度，河南東方化工農(nóng)藥有限公司；樂果，40%濃度，湖北沙隆達(dá)股份有限公司；DEP，90%濃度，江蘇安邦電化有限公司；TiO2粉末，TA-120，上海顏鈦實(shí)業(yè)有限公司；自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈泡，佛山電器照明股份有限公司；BS-124S電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；Zl87-YH201 3cm比色皿，宜興晶科光學(xué)儀器有限公司；CR-3 50mL比色管，上海貢力電子設(shè)備有限公司；7230G分光光度計(jì)，上海分析儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

以TiO2粉末為光催化劑，光照時(shí)間1 h，反應(yīng)物的起始濃度為0.05mol/L，pH值11，光照強(qiáng)度為250W時(shí)，用磁力攪拌器攪動(dòng)反應(yīng)液以提供氧氣，光催化降解有機(jī)磷農(nóng)藥。

1.3 分析方法

用移液管移取試樣進(jìn)行離心分離(轉(zhuǎn)速4000r/min，15min)，取上清液移入到50mL的比色管中；采用磷鉬藍(lán)比色法，比較實(shí)驗(yàn)前后無機(jī)磷濃度的變化(也就是P043-的濃度)；因?yàn)槠鹗紵o機(jī)磷濃度比較低可忽略不計(jì)，所以，轉(zhuǎn)化率計(jì)算如下：

W(轉(zhuǎn)化率)=C1/C0×100%

C1:試樣的PO43-濃度（mg/L），C0:起始有機(jī)磷濃度（mg/L）

2 結(jié)果與討論

2.1 TiO2的用量的影響

固定光照時(shí)間1h，DDVP的起始pH值為5.4，起始濃度為0.478×10-3mol／L；樂果的起始pH值為7.1，起始濃度為0.465×10-3mol／L；DEP的起始pH值為6.6，起始濃度為0.449×10-3mol／L。TiO2光催化劑的用量對(duì)三種農(nóng)藥光降解的影響見表1。

從表1可知，催化劑的用量存在最佳值，當(dāng)催化劑用量為4 g／L時(shí)，降解率達(dá)到最大值。這是因?yàn)榉磻?yīng)液中懸浮顆粒增加到一定程度，TiO2顆粒會(huì)對(duì)光產(chǎn)生遮蔽作用，使催化劑對(duì)光的利用率降低。在上述實(shí)驗(yàn)的條件下，我們還選擇DEP做了另外兩組實(shí)驗(yàn)。一組是無催化劑有光照，另一組是有催化劑無光照。經(jīng)過12 h后，測定DEP降解的情況。測定結(jié)果顯示：前一組DEP降解率僅為0.7%，后一組測定無PO43-生成。這兩組試驗(yàn)的結(jié)果表明，有機(jī)磷農(nóng)藥只有在光照和催化劑同時(shí)存在的條件下，才能被有效地降解至。

3 結(jié)論

1）本實(shí)驗(yàn)以DDVP、樂果和DEP為研究對(duì)象，進(jìn)行了TiO2光催化降解有機(jī)磷農(nóng)藥的降解實(shí)驗(yàn)，研究了TiO2對(duì)樂果溶液的光催化過程，經(jīng)檢測最終產(chǎn)物為PO43-、CO2、H2O和其他無機(jī)離子。

2）確定了催化劑TiO2的用量為4.0g/L，反應(yīng)物的起始濃度為0.05mol/L，pH值11.8，光照強(qiáng)度為250W 時(shí)，樂果溶液的降解率最高。

表1 TiO2光催化劑的用量與光催化降解率的關(guān)系

[1] 彭曉春,陳新庚.n-TiO2光催化機(jī)理及其在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備.2002,(3):15-17.

[2] 雷樂成,汪大葷.高級(jí)氧化技術(shù)[M].北京:化工出版社,2001:6-29.

[3] 徐悅?cè)A,古國榜.光催化降解有機(jī)磷農(nóng)藥中甲胺磷的降解效率的測定[J].重慶環(huán)境科學(xué),2001,23(4):58-62.

[4] 張新榮,楊平.TiO2·A12O3／beads光活性的研究[J].感光科學(xué)與光化學(xué),2001,19(2):25-26.

姜帆，男，東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院在讀本科生

Research of Photocatalytic Degradation of Organophosphorus Pesticide

Jiang Fan
(College of Mechanical Science and Engineering,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China)

In this paper,control the amount of TiO2used to explore the photocatalytic degradation of dimethoate suitable process conditions.Research shows that,in the case of TiO2photocatalytic degradation of dimethoate,in the amount of TiO2is 4.0 g/L,initial concentration of reactants is 0.05 mol/L,pH 11, light intensity is 250 w,the degradation rate of 37.5% dimethoate.

Photocatalytic degradation;Organophosphorus pesticide;TiO2

圖1 降解率隨時(shí)間變化示意圖