王思元，馬榮華*，劉春濤

(1.齊齊哈爾大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

雜多酸鹽/聚苯胺/SnO2復(fù)合催化劑對(duì)龍膽紫的光降解動(dòng)力學(xué)

王思元1，馬榮華1*，劉春濤2

(1.齊齊哈爾大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

以龍膽紫染料廢水為探針?lè)磻?yīng)，評(píng)價(jià)了復(fù)合催化劑PW11Mn /PANI/SnO2光催化性能，研究了催化劑用量、溶液的pH值和不同催化劑對(duì)光降解孔雀石綠的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：復(fù)合催化劑PW11Mn /PANI/SnO2比SnO2、PW11Mn和SnO2/PANI催化活性高，經(jīng)過(guò)30W紫外光照射后，其降解率達(dá)94.62%，且光催化降解龍膽紫染料為一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)。

雜多酸鹽；光催化劑；龍膽紫；降解

光催化技術(shù)能夠利用太陽(yáng)能將廢水中難降解的染料降解[1]，雜多酸具有結(jié)構(gòu)多樣，性質(zhì)可通過(guò)改變組成進(jìn)行調(diào)變的特點(diǎn)，作為一種高效的光催化劑被廣泛應(yīng)用于降解染料廢水[2-3]。SnO2的光催化性能較好，但由于受其3.6eV禁帶寬度的限制，光吸收范圍僅在紫外區(qū)，應(yīng)用范圍受到了限制[4]，所以必須對(duì)其進(jìn)行改性，可以通過(guò)不同的材料復(fù)合來(lái)拓寬其光影響范圍，使光能利用率增大[5-6]。本文以雜多酸、聚苯胺和二氧化錫三元復(fù)合材料PW11Mn /PANI/SnO2為催化劑，研究其對(duì)龍膽紫的光催化降解性能及光降解動(dòng)力學(xué)，為光催化降解染料廢水供一種處理方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

上海大普儀器有限公司pHS-2 型酸度計(jì)；北京普析通用雙光束TU-1901 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)；30W紫外線燈。PW11Mn /PANI/SnO2實(shí)驗(yàn)室自制，其它試劑均為化學(xué)分析純。

1.2 光催化實(shí)驗(yàn)

取50 mL 10 mg/L的龍膽紫溶液，加入一定量催化劑PW11Mn /PANI/SnO2，超聲分散后放置于30 W紫外燈下照射，在其最大波長(zhǎng)處測(cè)定樣品的吸光度，計(jì)算溶液脫色率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 結(jié)果與討論

2.1 溶液pH值對(duì)龍膽紫光催化降解的影響

向6份濃度為10 mg/L的龍膽紫中各投加10 mg催化劑PW11Mn /PANI/SnO2，考察pH值對(duì)龍膽紫光催化降解的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1，由圖1可知，溶液的初始pH 值逐漸增大，降解效果先增大后逐漸降低。當(dāng)溶液初始 pH 值在7 左右時(shí)，龍膽紫溶液脫色率較大。以ln(C0/Ct)為縱坐標(biāo)，光照時(shí)間為橫坐標(biāo)作圖，線性擬合結(jié)果見(jiàn)表1。表1可知，pH值改變時(shí)對(duì)龍膽紫的降解符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

圖1 溶液pH值對(duì)龍膽紫降解效果的影響Fig.1 Effect of pH on the degradation effect of gentian violet表1 不同pH值降解龍膽紫的動(dòng)力學(xué)方程Table 1 Different pH on degradation of gentian violet dynamic equations

pH值動(dòng)力學(xué)方程反應(yīng)速率/(k/min)相關(guān)系數(shù)(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 催化劑PW11Mn /PANI/SnO2的量對(duì)龍膽紫降解的影響

取50 mL，10 mg/L龍膽紫溶液，調(diào)節(jié)pH值為7，催化劑用量對(duì)龍膽紫降解的影響見(jiàn)圖2，由圖2知催化劑為15 mg/L 時(shí)龍膽紫溶液脫色率最高，可達(dá) 94.62%。以ln(C0/Ct)對(duì)光照時(shí)間作圖，線性擬合結(jié)果見(jiàn)表2。表2可知，催化劑用量對(duì)龍膽紫的降解符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

圖2 PW11 Mn /PANI/SnO2用量對(duì)龍膽紫降解影響Fig.2 Effect of PW11 Mn /PANI/SnO2 dosage on the degradation gentian violet表2 不同催化劑加入量對(duì)龍膽紫的降解動(dòng)力學(xué)方程Table 2 Different catalysts addition on the gentian violet degradation kinetic equation

催化劑用量/mg動(dòng)力學(xué)方程反應(yīng)速率(k/min)相關(guān)系數(shù)(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 不同催化劑對(duì)龍膽紫光催化降解效果

取5份50 mL 10 mg/L的龍膽紫溶液，調(diào)節(jié)pH值為7，不加催化劑和分別加入PW11Mn、SnO2、PANI/SnO2、PW11Mn /PANI/SnO2催化劑。結(jié)果如圖3所示，由圖3可知：沒(méi)有催化劑時(shí)，龍膽紫幾乎不降解，加催化劑都有不同程度的降解，四種不同催化劑的催化活性從低到高的順序?yàn)椋篠nO2< PW11Mn

圖3 不同催化劑對(duì)龍膽紫降解效果的影響Fig.3 Effect of different catalyst on the degradation gentian violet

3 結(jié)論

復(fù)合光催化劑PW11Mn /PANI/SnO2紫外燈照射下降解龍膽紫的最佳條件為：龍膽紫溶液的初始濃度為10 mg/L，pH值=7，催化劑用量為15 mg，降解率94.62%，復(fù)合催化劑光催化降解龍膽紫溶液的過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。

[1] 董振海,胃維昌.光催化降解染料廢水的研究現(xiàn)狀及展望[J].染料與染色,2003,40(3):175-177.

[2] 勾 華,羅宿星,何曉英,等.多酸(鹽)光催化降解有機(jī)污染物的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(1): 89-90.

[3] 李克斌,趙 峰,魏 紅,等.磷鎢酸均相光催化還原降解水中偶氮染料酸性大紅3R[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào),2011,32(8):1812-1818.

[4] 王彥宗.導(dǎo)電聚苯胺-二氧化錫納米復(fù)合材料合成及表征研究[D].哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué),2007.

[5] 蘇 寧,馬榮華,高 壘,等.多金屬氧酸鹽/PANI/SnO2復(fù)合催化劑的制備及光催化降解動(dòng)力學(xué)[J].化學(xué)試劑,2015,37(4):293-297.

[6] 敏世雄,王 芳,張振敏,等.PANI/AMTES-TiO2納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào),2009,25(7):1303-1310．

(本文文獻(xiàn)格式：王思元，馬榮華，劉春濤.雜多酸鹽 /聚苯胺/SnO2復(fù)合催化劑對(duì)龍膽紫的光降解動(dòng)力學(xué)[J].山東化工,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，碩士，主要從事多酸化學(xué)及復(fù)合材料研究；通訊作者：馬榮華(1963—)，女，黑龍江齊齊哈爾人，博士，教授，主要從事多酸化學(xué)及納米復(fù)合材料研究。

TQ314.24;X788

A

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