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1、环境化学综合设计实验纳米二氧化钛吸附染料废水中甲基紫的研究组员：曾艳霞、罗玲艳、尤云、彭俊1.前言纳米二氧化钛是指粒径尺寸在100 nm 以内的粒子，由于其粒子尺寸小、比 表面积大，表面能、表面张力随粒径的下降急剧增大而使其具有一系列新异的物 理化学性质，如量子效应、体积效应、表面效应等，在净化水体和空气等方面起 着重要 的作用1。纳米二氧化钛催化剂的催化效果显著 ,能有效的去除废水中的 有机物，去除机制主要是电致H2O2、0H对有机物的氧化、降解2。染料的应用造就了五彩缤纷的世界。目前，染料的应用非常广泛 ,已涉及到 国民经济的各个领域，应用量也非常巨大。由此所造成的污染也非常 严重。调 查
2、表明，2003 年全世界染料 工业产值已达 80亿美元，年产量已接近 10万 t ，其 中主要是应用于纺织和制革行业等3。制革过程中所用染料的量约为蓝湿革重的 2%5%,而这些染料中约有2%没有真正起到染 色作用，随废水排出；另有 10的染料在随后漂洗等工艺过程中 ，随废水的排除而浪费掉了45 ，既浪费资 源，又污染环境。染料废水成分复杂，水质变化大，色度深，浓度高，处理困难。染料废水的处理方法很多，主要有氧化、吸附、膜分离、絮凝、生物降解等 方法。这些方法各有优缺点，其中吸附法是利用吸附剂对废水中污染物的吸附作 用，以去除污染物。纳米二氧化钛处理染料废水在国内外都有研究。2、实验目的探讨吸附
3、剂用量、光照条件以及振荡时间对纳米二氧化钛吸附甲基紫的影响。3、实验原理31 TiO2吸附染料的具体原理2由于纳米二氧化钛表面积大且有表面羟基、水合SiO （亲水基）、水合Al O2 2 3 （亲油基）对甲基紫这种较难降解的有色化合物有吸附作用. TiO 在不同用量、 不同时间和甲基紫的不同初始浓度条件下被吸附程度。2TiO2半导体的禁带能为312eV，被387 nm以下的紫外光激发后，可在导带和 价带中分别产生电子和空穴对，空穴有很强的氧化能力，几乎可以将全部有机物矿 化生成CO2和水，而光生电子则可与TiO2表面吸附的02反应生成一些活性氧类 （02- ,HOO 或0H）,这些活性氧类也可
4、以进攻有机物，导致其发生降解和矿化5 。32 染料如何测定本实验中甲基紫的浓度和吸光度在564nm波长下基本呈线性关系，所以可采用分 光光度法评价吸附效果。 （用紫外-可见吸收光谱法测得甲基紫的吸收峰，进而在 该峰对应的波长测其吸光度即可）。33 脱色率的计算公式计算公式为 D = （A - A ） /AO X100%。式中D制备的材料对废水的脱色率A 未处理原废水的吸光度A 经 t 时间处理后甲基紫溶液的吸光度。t4、主要仪器和试剂4.1 仪器仪器：UNICO72OO分光光度计、756PC型紫外可见分光光度计、HY-3水浴恒温振 荡器0421离心机、AB240-N分析电子天平、30w紫外灯移
5、液管：20ml X 2 支、10ml X 2 支、5mLX1 支具塞比色管：10ml X 10支锥形瓶：250ml X 7个烧杯：100ml X 2 个、500ml X 2 个 容量瓶 50mL, 100mL, 500mL 各一个4.2 试剂纳米TiO ；2蒸馏水；甲基紫：图1甲基紫结构式5、实验方法与步骤5.1 甲基紫 溶液标准曲线的绘制用移液管分别移取 0ml、 1ml、 2ml、 4ml、 5ml、 10ml 5mg/L 的甲基紫溶液 至 10ml 容量瓶中，定容至标线，摇匀，静置。用分光光度计测定在 564nm 下各 个浓度的吸光度，做出浓度-吸光度的工作曲线。52最佳纳米TiO2加入
6、量的选择2分别取1mL甲基紫的浓度均为500mg/L的溶液于5个干净的锥形瓶中，然后 分别加入 5mL、7.5mL、10mL、12.5mL、15mL10mg/mL 的纳米 TiO，定容至 50Ml,2同时置于暗处振荡器上振荡20min。振荡完毕后，以蒸馏水为参比测在564nm下 各个吸光值，并计算出吸附量。53 不同光源对染料光催化降解率的影响分别取1ml浓度为500mg/l的染料溶液于5个锥形瓶中，定容至50ml,加入 5mL、7.5mL、10mL、12.5mL、15mL10mg/mL 的纳米 TiO，分别在暗处（避光）、2160W高压汞灯（光强为6X103LUX）振荡器上振荡20min。以
7、4000r/min离心20min 取上清液用蒸馏水作为参比，在564nm下测定其吸光度值，并计算出吸附量。54 最佳振荡时间的选择取5个干净的磨口锥形瓶，各加入1mL的浓度为500mg/L的甲基紫溶液，加入最佳量（10mL 10mg/mL）的纳米TiO，于160W高压汞灯（光强为6xlO3LUX）2照射条件下振荡，振荡的时间分别为5min、lOmin、15min、20min、30min,振 荡完毕后用离心机离心20min，取上清液，以蒸馏水为参比测各个吸光值，并计 算出吸附量。六. 实验数据及处理表 l 甲基紫的标准曲线的绘制甲基紫的浓 度（mg/L）0.5122.55吸光度0.0850.15
8、90.3380.4070.804表2 最佳纳米TiO”?加入量的选择TiO加入量2（mg/mL）11.522.53吸光度AA1.6129吸光度A吸附率（%）表 3 不同光源对吸附的影响TiO 加入量2（mg/mL）11.522.53吸光度AA1.6129黑 吸光度A 暗I吸附率（%）汞 吸光度A 灯吸附率（%）表 4 振荡时间对吸附的影响 （在高压汞灯条件下）振荡时间/min510152030吸光度A1.6129吸光度A吸附率（）7、实验展望纳米材料从根本上改变了传统材料的一些结构与性能 ,是目前材料科学研 究的热点之一。纳米二氧化钛具有化学性质稳定、催化效率高、无毒无害等特点 , 成为较为理
9、想的染料废水的吸附剂。1）不同表面改性剂与纳米 TiO 的表面之间的作用机理、 表面处理剂在2纳米 TiO 表面的存在状态和结合方式；22 ）表面处理对纳米 TiO 宏观性质和微观结构的影响；3 ）根据不同的应用目的及具体的纳米 TiO 生产工艺，有针对性地选2择表面处理剂和表面处理工艺；4 ）研发出通用性强的表面改性手段。只有对纳米 TiO 在材料中的团聚与分2 散问题解决好，它的特殊效应才会在材料中得到更好的体现，最终使纳米 TiO2材料的力学、光学、热学等方面的性能得到最大程度的提高参考文献1 谢晓芸,侯海云,向永生等.相体积法测定水一正十一烷一特丁醇三元体系的相 平衡 J .兰州大学学
10、报（ 自然科学 版），2004,4 0 （ 3 ）107 1082 纳米二氧化钛对隔离子的吸附研究 尹洪喜 ，张万忠，高恩君 （ 沈阳化工学 院配位化学研究室.辽宁沈阳110-142 ）3 章杰.国内外染料工业发展新动向 J 印染，20054:4 750 .4 Robinson T，MoMullan G， Marchant R, eta1 Remediation of dyes in textile of - fluent A critical review on ctwrent treat. ment technologies with a proposed alter-native-J.Bioresouree Technology,2001,77:247255. 5 Easton J .The dyemakergviewA.I n Cooper Peditor Colour in Dyehous eEf-fluent M.Bradford,UK;Society of Dyers and Colourists,1995 .
