王波

摘 要：通過控制調(diào)節(jié)TiO2的用量，來探究光催化降解樂果適宜工藝的條件。通過室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，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，才能被有效地降解為PO43-。此外，對(duì)于TiO2光催化降解樂果而言，催化劑的用量存在一個(gè)最佳值，即在TiO2的用量為4.0 g/L時(shí)，農(nóng)藥的降解率最大。之后通過正交實(shí)驗(yàn)，得到農(nóng)藥降解的最佳條件，即反應(yīng)物的起始濃度為0.05 mol/L，pH值11，光照強(qiáng)度為250 W時(shí)，樂果的降解率最大，其降解率為37.5%。

關(guān) 鍵 詞：光催化降解；有機(jī)磷農(nóng)藥；TiO2

中圖分類號(hào)：TQ 028 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）04-0695-02

Abstract： Through adjusting amount of TiO2， suitable process conditions for the photocatalytic degradation of dimethoate were investigated. Through indoor test， its found that organophosphorus pesticide can be only degraded into PO43- in the presence of light and the catalyst at the same time. In addition， for the TiO2 photocatalytic degradation of dimethoate， the dosage of the catalyst has effect on the degradation result， suitable TiO2 dosage is 4.0 g/L. Through orthogonal experiment， the best condition of pesticide degradation was obtained as follows： initial concentration of reactant 0.05 mol/L， pH 11， light intensity 250 W. Under above conditions， the degradation rate of dimethoate rate is the maximum， 37.5%.

Key words： Photocatalytic degradation； Organophosphorus pesticide； 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(yíng)養(yǎng)化、有機(jī)磷的富集、以及對(duì)人體的毒害作用[1]。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[2，3]，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[4-6]。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 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)部分

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 3 cm比色皿，宜興晶科光學(xué)儀器有限公司；CR-3 50 mL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0.05 mol/L，pH值11，光照強(qiáng)度為250 W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4 000 r/min，15 min），取上清液移入到50 mL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%

式中：C1—試樣的PO43-濃度，mg/L；

C0—起始有機(jī)磷濃度，mg/L。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

固定光照時(shí)間1 h，DDVP的起始pH值為5.4，起始濃度為0.478×10-3 mol/L；樂果的起始pH值為7.1，起始濃度為0.465×10-3 mol/L；DEP的起始pH值為6.6，起始濃度為0.449×10-3 mol/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(cè)定DEP降解的情況。測(cè)定結(jié)果顯示：前一組DEP降解率僅為0.7%，后一組測(cè)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PO43-。

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(cè)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4.0 g/L，反應(yīng)物的起始濃度為0.05 mol/L，pH值11.8，光照強(qiáng)度為250 W 時(shí)，樂果溶液的降解率最高。

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