pH值對K2La2Ti3O10光催化的影響

劉姝 張會 吳守江 李利

(山東省濱州市環境保護科學技術研究所濱州市環境工程技術重點實驗室,山東濱州 256600)

pH值對K2La2Ti3O10光催化的影響

劉姝 張會 吳守江 李利

(山東省濱州市環境保護科學技術研究所濱州市環境工程技術重點實驗室,山東濱州 256600)

苯酚溶液在強酸性(pH=1)條件下降解率最高,隨著pH值增大,降解率隨之降低,在pH=9時,降解率到達最低點,而后隨pH值增大降解率又開始逐步升高。K2La2Ti3O10對苯酚和鄰氯苯酚的氧化去除率隨著pH值的變化產生一定的波動,但其總的趨勢是隨著pH值上升而下降,在pH為9～13之間隨著pH值的增加而增加。

pH值 K2La2Ti3O10光催化 苯酚 鄰氯苯酚

1 pH值對K2La2Ti3O10光催化降解苯酚的影響

配制濃度為5mg/L的苯酚溶液，移取50mL于250mL燒杯中，用H2SO4和KOH調節pH值分別為1、3、5、7、9、11、13，再加入0.15g K2La2Ti3O10，超聲波振蕩1分鐘后，磁力攪拌，紫外燈或氙燈光照1h，離心分離后再通過0.45μm的濾膜過濾，用4-氨基安替比啉法測定處理前后水中苯酚的濃度，計算去除率。考慮到光解和吸附可能會對實驗產生影響，所以還做了不加催化劑的光解空白實驗以及無光照條件下的吸附空白實驗。實驗結果如圖1，圖2，所示。

圖1 太陽光下不同pH值K2La2Ti3O10對苯酚去除率

圖2 去除空白值后pH值與苯酚去除率的關系曲線

圖3 紫外光下不同pH值K2La2Ti3O10對鄰氯苯酚去除率

圖4 去除空白值后pH值與鄰氯苯酚去除率的關系曲線

由以上實驗數據可以看出，溶液pH值對K2La2Ti3O10光催化降解苯酚有一定的影響。苯酚溶液在強酸性(pH=1)條件下降解率最高，隨著pH值增大，降解率隨之降低，在pH=9時，降解率到達最低點，而后隨pH值增大降解率又開始逐步升高。光解和吸附同樣都對實驗產生了一定的影響。在紫外光照射下苯酚的直接光降解率普遍較低，可見光照射下，除了強堿性(pH=13)條件下光降解率相對較高(7%)，其它p H值下同樣普遍較低，未對實驗產生太大影響。K2La2Ti3O10對苯酚有一定的吸附作用，但吸附量在各個pH值下都很小，最大吸附量也只有2.4%，對實驗影響不大。

2 pH值對K2La2Ti3O10光催化降解鄰氯苯酚的影響

配制濃度為5mg/L的鄰氯苯酚溶液，移取50mL于250mL燒杯中，用H2SO4和KOH調節pH值分別為1、3、5、7、9、11、13，再加入0.15g K2La2Ti3O10，超聲波振蕩1分鐘后，磁力攪拌，紫外燈或氙燈光照1h，離心分離后再通過0.45μm的濾膜過濾，用4-氨基安替比啉法測量處理前后水中苯酚的濃度，計算去除率。考慮到光解和吸附可能會對實驗產生影響，所以還做了不加催化劑的光解空白實驗以及無光照條件下的吸附空白實驗。實驗結果如圖3，圖4所示。

溶液pH值對K2La2Ti3O10光催化降解鄰氯苯酚的影響與降解苯酚的影響基本一致，均是在強酸(pH=1)和強堿(pH=13)條件下降解率較高，在pH=9時降解率最低。光解對實驗的影響較大，在紫外和模擬太陽光照射下，直接光解率普遍較高，特別是強堿性條件下，直接光解率均在15%左右，是引起光催化降解率在強堿性條件下偏高的主要原因，這可能是由于pH值變化引起鄰氯苯酚揮發性改變而引起的。吸附對實驗的影響不大，在各個pH值下吸附均很小，都沒有超過5%。

由圖3和圖4可以看出，K2La2Ti3O10對苯酚和鄰氯苯酚的氧化去除率隨著pH值的變化產生一定的波動，但其總的趨勢是隨著pH值上升而下降，在pH為9～13之間隨著pH值的增加而增加。

對于在低pH值范圍內，其原因可能是由于K2La2Ti3O10骨架上的電荷密度比較高，沒有遇水膨脹的性能。隨著pH值的降低，溶液中H+離子濃度增大，由于層間的K+離子被H+離子交換取代，而H+離子與水分子結合，使水分子嵌入，將板層間距離擴大，有利于有機物分子進入層間，增加了各板層表面與有機物接觸的機會，即增大了比表面積，從而反應效果大大提高。