雜多酸鹽/聚苯胺/SnO2復合催化劑對龍膽紫的光降解動力學

王思元，馬榮華*，劉春濤

(1.齊齊哈爾大學 化學與化學工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾市環境監測中心站，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

雜多酸鹽/聚苯胺/SnO2復合催化劑對龍膽紫的光降解動力學

王思元1，馬榮華1*，劉春濤2

(1.齊齊哈爾大學 化學與化學工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾市環境監測中心站，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

以龍膽紫染料廢水為探針反應，評價了復合催化劑PW11Mn /PANI/SnO2光催化性能，研究了催化劑用量、溶液的pH值和不同催化劑對光降解孔雀石綠的影響，實驗結果表明：復合催化劑PW11Mn /PANI/SnO2比SnO2、PW11Mn和SnO2/PANI催化活性高，經過30W紫外光照射后，其降解率達94.62%，且光催化降解龍膽紫染料為一級動力學反應。

雜多酸鹽；光催化劑；龍膽紫；降解

光催化技術能夠利用太陽能將廢水中難降解的染料降解[1]，雜多酸具有結構多樣，性質可通過改變組成進行調變的特點，作為一種高效的光催化劑被廣泛應用于降解染料廢水[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，應用范圍受到了限制[4]，所以必須對其進行改性，可以通過不同的材料復合來拓寬其光影響范圍，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合材料PW11Mn /PANI/SnO2為催化劑，研究其對龍膽紫的光催化降解性能及光降解動力學，為光催化降解染料廢水供一種處理方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

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

1.2 光催化實驗

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，在其最大波長處測定樣品的吸光度，計算溶液脫色率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 結果與討論

2.1 溶液pH值對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值對龍膽紫光催化降解的影響，結果見圖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。當溶液初始 pH 值在7 左右時，龍膽紫溶液脫色率較大。以ln(C0/Ct)為縱坐標，光照時間為橫坐標作圖，線性擬合結果見表1。表1可知，pH值改變時對龍膽紫的降解符合準一級反應動力學。

圖1 溶液pH值對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值降解龍膽紫的動力學方程Table 1 Different pH on degradation of gentian violet dynamic equations

pH值動力學方程反應速率/(k/min)相關系數(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的量對龍膽紫降解的影響

取50 mL，10 mg/L龍膽紫溶液，調節pH值為7，催化劑用量對龍膽紫降解的影響見圖2，由圖2知催化劑為15 mg/L 時龍膽紫溶液脫色率最高，可達 94.62%。以ln(C0/Ct)對光照時間作圖，線性擬合結果見表2。表2可知，催化劑用量對龍膽紫的降解符合準一級反應動力學。

圖2 PW11 Mn /PANI/SnO2用量對龍膽紫降解影響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龍膽紫的降解動力學方程Table 2 Different catalysts addition on the gentian violet degradation kinetic equation

催化劑用量/mg動力學方程反應速率(k/min)相關系數(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，調節pH值為7，不加催化劑和分別加入PW11Mn、SnO2、PANI/SnO2、PW11Mn /PANI/SnO2催化劑。結果如圖3所示，由圖3可知：沒有催化劑時，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為：SnO2< PW11Mn

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

3 結論

復合光催化劑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%，復合催化劑光催化降解龍膽紫溶液的過程符合一級動力學方程。

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

[2] 勾 華,羅宿星,何曉英,等.多酸(鹽)光催化降解有機污染物的研究進展[J].安徽農業科學,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].高等學校化學學報,2011,32(8):1812-1818.

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

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

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

(本文文獻格式：王思元，馬榮華，劉春濤.雜多酸鹽 /聚苯胺/SnO2復合催化劑對龍膽紫的光降解動力學[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，主要從事多酸化學及復合材料研究；通訊作者：馬榮華(1963—)，女，黑龍江齊齊哈爾人，博士，教授，主要從事多酸化學及納米復合材料研究。

TQ314.24;X788

A

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