侧光光纤引导可见不催化降解亚甲基蓝

摘要

TiO2半导体光催化降解染料废水是一种新兴的治理技术,其具有无毒、廉价、稳定性好、处理效率高等优势。但是目前TiO2光催化技术多以人工紫外光源为主,成本高昂,严重限制其工业化应用。且光催化反应的光照多集聚于溶液表面,光线难以穿透至溶液内部,是污水处理的一大难点。此外,对于TiO2光催化技术的研究也多集中在催化剂的改性、固载等方面,利用光纤介质将溶液外部光照引至内部,则有利于提高光源利用率。因此,探索一条新的道路,对其治理技术的研究具有重要意义。
　　 利用不同材质的侧光光纤将可见光引至溶液内部,以增大溶液内部的光强,提高光催化效率。用溶胶凝胶法制备Ag+/TiO2和Fe3+/TiO2/活性炭粉体光催化剂,用紫外漫反射、X射线衍射(XRD)对其进行表征。XRD图谱显示两种催化剂均为锐钛矿与金红石型混晶,具有高的催化活性。紫外可见漫反射光谱表明利用离子掺杂对TiO2改性进一步拓宽其在可见光区的光谱范围。并用傅里叶红外光谱仪、紫外可见光分光光度计和气相色谱一质谱联用仪对亚甲基蓝染料的光催化过程进行了分析,探索了亚甲基蓝的降解过程。
　　 以亚甲基蓝模拟印染废水,分别探究了Ag+/TiO2和Fe3+/TiO2/活性炭在石英芯侧光光纤和塑料侧光光纤体系下亚甲基蓝的降解效果。考察了催化剂量、光纤数量、光照强度、pH值等因素对亚甲基蓝降解实验的影响。结果表明,在石英芯侧光光纤体系下,选用20 mg/L的亚甲基蓝溶液1500 mL,选择Ag+/TiO2为催化剂。当催化剂量为1.167g/L,500根侧光光纤,光照强度为1.722 lm/cm2,pH值约为11.22时,光催化降解效果最佳,达到97.03%,比不加入侧光光纤体系提升近20%。同样是石英芯光纤体系,选用Fe3+/TiO2/活性炭为催化剂,当催化剂量为0.333g/L,加入500根侧光光纤,浸没深度为30cm,光照强度为1.722 lm/cm2,pH值为8.9,光催化降解效果最佳,最佳效果能达到100%。即使是亚甲基蓝溶液初始浓度增加到30 mg/L时,其催化降解率也能达到96.9%。当浸没深度增加到1 m时,光照强度降至0.934 lm/cm2,光催化降解率比浸没30 cm降低约20%。在塑料侧光光纤体系下,选择Ag+/TiO2为催化剂,当催化剂量为1.167 g/L,加入500根塑料侧光光纤,浸没深度为30 cm,光照强度为1.498 lm/cm2,pH值为11.20,其光催化降解效果最佳。催化降解率达到90.85%,比不加侧光光纤体系提高约10%。