二氧化钛纳米管光催化降解水中百草枯

Posted 2023-01-13 水体

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摘要：二氧化钛纳米管被用于光催化氧化水体中的百草枯，对光催化反应条件、常见Fe3+离子的干扰情况和百草枯光催化降解动力学规律进行了研究。结果表明，浓度为25 mg/L的百草枯溶液，在二氧化钛纳米管（TNT）1.0 g/L，H2O2 0.5 mL/50 mL，pH=5.0的最优光催化氧化条件下，经过30 min反应可以被100%从水体中去除，表现出非常高的光催化降解效率；动力学方程拟合表明，百草枯光催化氧化反应符合拟一级动力学规律，动力学方程为ln（C0/C）=1.0267t-0.1282，反应速率常数K为1.0267 h-1；双氧水存在时常见的Fe3+能够进一步提高百草枯光催化降解率；该光催化反应体系对低浓度百草枯废水有很好的处理效果，预示着光催化氧化技术适合地表或地下水体中百草枯的去除。

农药是农业生产必不可少的生产资料，但其利用率还很低、据美国康奈尔大学介绍，全世界每年使用的400余万t农药，发挥效能的仅1%，其余99%都散逸于土壤。空气及水体之中、农药进入水体后影响地表水和地下水的质量、不利于水生生物的生存甚至破坏水生生态系统的平衡，有时甚至造成极其危险的后果。

百草枯是一种联吡啶类除草剂，作为世界销量第二的农药产品，被130多个国家应用在100多种作物上、其经皮肤、呼吸道及消化道吸收进入人体后引起中毒症状，中毒后病死率高达40%～50%进入土壤。水体后势必对生态系统和人类健康带来威胁。其污染的水体可生化性差，无法直接利用传统的生物法进行处理，目前，报道的文献多是采用物理吸附法或高级氧化技术。与物理吸附方法相比，高级氧化技术能够彻底破坏百草枯分子，甚至完全矿化，二次污染少、现在用于百草枯的高级氧化技术主要有电化学氧化。。

Fenton及类Fenton试剂氧化和光催化氧化技术。有关纳米二氧化钛光催化氧化技术相对较少，其使用的催化剂以纳米二氧化钛颗粒为主，虽然处理效果较好，但从废液中分离回收较困难、与零维(三维尺寸均为纳米量级)的纳米颗粒相比，一维(三维中两维尺寸为纳米量级)的二氧化钛纳米管具备新颖的化学结构和电子性质，作为非均相光催化剂具有独特的优势：一维的几何结构能够促进电子快速、远距离的传递；管状结构使TNT具备更大的比表面积和孔隙体积；高的长径比可以显著增强光的吸收和散射。这些特点使其具有更好的光催化活
性，在降解有机污染物研究中得到广泛应用，如偶氮染料)和持久性有机污染物等。笔者采用水热法自制二氧化钛纳米管(TNT)，用其光催化降解百草枯模拟废水，考察初始PH。催化剂用量等因素的影响，探索二氧化钛纳米管光催化降解百草枯废水动力学机理。

1实验部分

1.1实验药品及试剂

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