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第1 卷 第4 期 过 程 工 程 学 报 Vol.1 No.4 2001 年 10 月 The Chinese Journal of Process Engineering Oct. 200 1 钙镁离子对二氧化钛光催化氧化水中腐殖酸的影响 樊彩梅, 孙彦平 (太原理工大学化工学院化工系，山西 太原 030024) 摘 要：考察了间歇反应器中钙离子存在下腐殖酸分子在TiO2 颗粒表面的吸附行为，进而以 125 W (Emax=365 nm) 汞灯为中心光源，考察了钙镁离子对二氧化钛光催化氧化水中腐殖酸的影响. 结果 表明，在腐殖酸初始浓度C =20 mg/L, [Ca2+]=80 mg/L, pH=7 和TiO =1 mg/ml 实验条件下，经2.5 h 0 2 的光催化反应，腐殖酸的脱色率为100%，氧化分解率接近100%，矿化率大于95%. 关键词：钙离子；镁离子；腐殖酸；光催化；二氧化钛 中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1009–606X(2001)04–0427–05 1 前 言 腐殖酸(HA)是一类天然有机物，能使水体颜色发黄，易与饮用水净化过程中所用的氧化剂发 生反应，生成不利于人体健康的消毒副产品. 特别是采用氯作为消毒剂时，腐殖酸与氯反应生成 三卤甲烷类化合物，可引起实验动物的癌变[1]. 此外，若饮用含此类化合物的水，可引起泌尿系统 [2] 和消化道的癌变 . 为了除去水中的腐殖酸，人们采用了许多方法，包括物理和化学分离方法， 如膜分离[3] 、生 [4] [5,6] [7,8] [9,10] 物过滤 、吸附 、混凝沉淀 处理等等. 二氧化钛光催化氧化水中腐殖酸也有一些研究 ，它 以彻底矿化有机污染物为显著优点而倍受关注. 但钙镁离子存在下的光催化氧化水中腐殖酸的研 究却鲜有报道. 为了考察这种影响，本文安排了一系列实验，研究 HA–TiO2 的吸附、钙镁离子浓 度、TiO2 用量等对光催化过程的影响. 2 实 验 2.1 药品与试剂 P25 二氧化钛粉末(BDH GPR 级)为锐钛型结晶颗粒，平均粒径30 nm，比表面积50 m2/g ；商 品级腐殖酸(Fluka)含灰份约20% ；其它的化学药品均为分析纯，直接使用. CaCl2 作为钙离子的来 源，MgCl ⋅6H O 作为镁离子的来源. 用给出浓度的NaOH 溶液和HCl 溶液调节溶液的pH. 整个实 2 2 验过程用水为二次去离子水. 2.2 腐殖酸贮备液的制备 称取一定量的粉末状腐殖酸固体，加入温度约60oC 的二次去离子水中，放置于磁力搅拌器上 不断搅拌，待溶液冷却至室温后，放置 1 昼夜. 之后，腐殖酸悬浮液用Millipore 过滤纸过滤，采 用重量法将滤液定容于 1 L 容量瓶中，留作贮备液，贮存于4oC 的冰箱中，使用时，稀释到所需 浓度. 2.3 光催化反应和吸附过程 实验在带冷却夹套的圆柱状硼硅玻璃反应器中进行，有效体积300 ml. 125 W 汞灯(Emax= 365 收稿日期：2000–11–27, 修回日期：2001–03–05 基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号 作者简介：樊彩梅(1961–)，女，山西永济市人，博士，副教授，化学工程专业；香港理工大学对本项目给予了支持. 428 过 程 工 程 学 报 1 卷 o nm)作为中心光源，直接与反应液相接触. 冷却夹套通冷却