(陕西科技年夜学教育部轻化工助剂化学与技巧重点试验室，陕西西安710021)

　　择要：以钛酸四丁酯为质料，采纳微波辅佐高温法正在玻璃外表制备锐钛矿构造的二氧化钛薄膜。辨别用X射线衍射法(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)表征其相构造以及外表描摹;经过光催化降解实际电镀含铬废水试验，讨论了光源、废水pH、废水初始浓度、光照工夫及涂膜层数对总铬去除了率的影响。光催化氧化的优前提为：废水初始浓度3 000～9 000 mg/L，pH= 8.3，负载4层薄膜，254 nm紫外光照耀3h。正在优前提下，废水的总铬去除了率高达99.8%。

　　要害词：二氧化钛;薄膜;制备;含铬废水;光催化

　　中围分类号：X703.1;TQ153 文献标记码：A

　　文章编号：1004 - 227X (2012) 03 - 0035 - 04

　　1媒介

　　含铬废水次要起源于皮革、电镀、化工消费等，正在电镀产业消费中，镀铬工段含铬废水的净化尤其重大。镀铬废水次要来自电镀废槽液、顺流漂洗废水、车间荡涤水等[l]，此中含有年夜量高毒Cr (VI)以及大批低毒Cr (Ⅲ)，一旦进入环境，将重大毁坏人类赖以生活的生态环境，危及衰弱。因而，含铬废水的污染解决已成为钻研的焦点。今朝，解决含铬废水次要有化学积淀法、离子替换法、膜别离法、电解法、化学絮凝法[1-2]、吸附法等[3]，这些办法仅能从净化源升高净化，且因为积淀难于解决而造成二次净化。因而，寻求一种低老本、无二次净化、易收受接管的含铬废水解决新办法，具备首要的实际意思。

　　本文经过微波辅佐高温法制备锐钛矿型Ti02薄膜，采纳自制的光催化反响器进行光降解实验，用光纤将紫外光导入水中，使其集中照耀正在Ti02膜外表，匆匆使Ti02活化孕育发生年夜量光生电子凑集正在基片外表，使废水中的Cr (VI)迅速吸附于基片外表并复原为Cr (Ⅲ)溶液pH =8.3时，Cr (III)正在光照耀下疾速反响转化为Cr(OH)3积淀并脱离基片外表而沉降，招致废水份为2层，下层为上清液，上层为Cr(OH)3积淀物。反响方程式为：

      以总铬去除了率为光催化活性的评估目标，经过扭转各类要素来调查光催化氧化成果，失去光催化降解含铬废水的好工艺前提。

　　2试验

　　2.1仪器以及试剂

　　2.1.1 次要仪器

　　DGG-9246A电热恒温鼓风干燥箱(上海齐欣迷信仪器无限公司)，pHS-lOA型酸度计(Sartorius迷信仪器北京无限公司)，MARS25型微波水热仪(美国CEM公司，微波频次为2.45 GHz)，ZF-C型三用紫外剖析仪(上海康禾光电仪器无限公司)，PVC光纤(中山立景光电无限公司)，BSA124S-CW型剖析天平(Sartorius迷信仪器北京无限公司)，7230G型分光光度计(上海天普仪器剖析无限公司)。

　　2.1.2 次要试剂

　　钛酸四丁酯，无水乙醇，冰醋酸，氢氧化钠，20%(品质分数)的盐酸，66%(品质分数)的硝酸，上述试剂均为剖析纯，均用二次蒸馏水配制溶液。

　　2.2含铬废水

　　含铬废水由中国群众解放军五七零二厂电镀车间提供，电镀夹杂废水的总铬含量为9 025 mg/L，此中Cr (VI)、Cr (III)的含量辨别为84.5 mg/L以及8 940.5 mg/L，镀铬后的废槽液中总铬含量为24 263 mg/L。

　　2.3 Ti02薄膜的制备

　　将钛酸四丁酯与1/3体积的无水乙醇夹杂，搅拌30 min，失去A溶液。配制二次蒸馏水、冰醋酸以及2/3体积乙醇的夹杂液，用盐酸调理溶液pH为3，失去B溶液。正在搅拌下将B液与A液夹杂，80 ℃回流6h后置于微波水热仪中，120 ℃、150 W下微波辐照40 min，失去Ti02水溶胶。夹杂液的终极组成为[Ti(OC4H9)4]：

　　以4 cm×3 cm的玻璃为基片，洗净并烘干后，浸入上述水溶胶中，采纳提拉法制膜，天然晾干。如斯重复几回后放入烘箱中，100 ℃下烘2h，天然冷却后掏出，进行光催化降解。每一层Ti02膜600～700 nm厚。

　　2.4 Ti02薄膜的构造表征

　　采纳日本Rigaku公司的D/MAX-2200PC型X射线衍射仪(XRD)测定Ti02薄膜的物相组成，采纳日本电子株氏社会的JSM-6390A型扫描电子显微镜(SEM)察看薄膜的外表描摹。

　　2.5光催化反响实验

　　取适合浓度的含铬废水400 mL于烧杯中并调理pH，辨别放入涂膜厚度肯定的玻璃基片，正在自制的光催化反响安装中进行光催化降解。抉择适当的光源，以光纤作传光介质将光集中导入水中，磁力搅拌并放弃水温为25 ℃，每一隔0.5 h取样。采纳二苯碳酰二肼

　　分光光度法[4]测定光催化降解先后废水的总铬含量以及Cr (VI)的含量，较量争论总铬去除了率。以总铬去除了率作催化剂活性的评估目标，辨别讨论了光源、pH以及废水初始浓度等要素对总铬去除了率的影响。

　　3后果与探讨

　　3.1 TiO2薄膜的表征

　　3.1.1XRD图谱

　　图1为Ti02薄膜的XRD图谱，正在2θ为25.3°(101)、37.6°(004)、47.8°(200)、54.2° (211)处呈现锐钛矿相特色衍射峰，阐明采纳微波辅佐高温法可制患上结晶精良的锐钛矿相二氧化钛。

　　3.1.2 SEM图

　　图2为Ti02薄膜的外表描摹，薄膜外表颗粒粒径年夜，陈列较蓬松，毛糙度高，次要是成膜进程中粒子的分散以及迁徙速度迟缓而至。膜外表毛糙度高，无利于膜外表吸附无机物份子，促成光催化氧化反响的发作。采纳微波水热法解决先驱液，经过微波收回的高频电磁辐射作用，匆匆使偶极子疾速旋转驱动晶粒聚合，从而放慢反响速度，缩短反响工夫[5]。另外，微波的非热效应作用会影响产品晶型的构成以及转变，使年夜局部产品正在120 ℃下由非晶相转化为锐钛矿相，完成了正在高温下疾速制备结晶精良的锐钛矿型Ti02薄膜的目的。

　　3.2光源对总铬去除了率的影响

　　取夹杂废水原液为水样，调理pH为8.0，辨别正在可见光和254 nm、365 nm的紫外光降落解4h，后果如图3所示。经4h的降解解决，正在可见光照耀下废水的总铬去除了率正在10%之内，简直未降解。紫外光照耀时，总铬去除了率随反响工夫的延伸而逐步增年夜，3h时达年夜值，波长为365 nm以及254 nm时，总铬去除了率辨别为86.9%以及97.3%。这阐明采纳紫外光作光源的降解成果优于可见光，且紫外光波长为254 nm时成果好。因Ti02的能隙宽度(3.2 eV)决议了Ti02光催化剂所用辐射光为紫外光或近紫外光局部。短波长的紫外光作光源可进步能量行使效率[6]，因光强添加，照耀到催化剂外表的光量子数增多，使更多的半导体电子被激起孕育发生高能电子一空穴对，进步了Ti02薄膜的光催化活性。另外，当反响3h时，3种光源的总铬去除了率均达到年夜值，持续反响，则总铬去除了率简直没有变。由此可知，光催化反响的好时长为3h。

　　3.3 pH对总铬去除了率的影响

　　其余前提没有变，正在254 nm的紫外光降落解3h时，PH对废水中总铬去除了率的影响如图4所示。

　　废水的pH对降解成果有很年夜影响。随pH一直降低，总铬去除了率急剧增年夜，pH为8.0～9.0时，降解成果精良，持续降低pH，总铬去除了率反而减小。因而，减少pH范畴进行精细实验，正在8.0～9.0间顺次取pH为8.一、8.二、8.三、…、8.9。后果标明，pH=8.3时，总铬去除了率高为99.8%。

　　Ti02正在水中的等电点约莫为pH= 6.0[7]。当pH较时，Ti02外表质子化而带正电荷，无利于光生电子向Ti02外表的转移;当pH较高时，年夜量OH-的存正在Ti02外表带负电荷，利于空

　　穴由颗粒外部向外表的转移。pH=8.3时无利于废水中Cr (VI)的复原以及Cr (III)吸附及Cr(OH)3的构成。因而，pH=8.3光阴催化成果精良

　　3.4 废水初始浓度对总铬去除了率的影响

　　根据上述论断确定好pH为8.3，因为电镀废水份复杂，浓度纷歧，为顺应没有同浓度镀铬废水的光降解，抉择了夹杂废水以及镀铬后的废槽液2种没有同的含铬废水为指标降解物，浓度低于9 000 mg/L为夹杂废水，浓度高于9 000 mg/L为废槽液。放弃其余前提没有变，钻研了废水初始浓度对降解成果的影响，后果如图5所示。

　　随废水初始浓度的一直增年夜，总铬去除了率出现先增年夜、再根本没有变、初急剧减小的趋向。3 000～9 000 mg/L时，总铬去除了率变动没有年夜，均趋于较年夜值，且数值变动正在10%之内动摇，3 000 mg/L时总铬去除了率达到年夜值为99.8%，可知正在3 000～9 000 mg/L浓度范畴内，废水的降解成果佳。持续增年夜废水的初始浓度，则总铬去除了率减小。这次要是由于溶液的浊度间接影响光催化成果，当废水的浓度达到肯定值时，光子能量失去了充沛的行使，持续增年夜废水浓度，会使溶液的浊度添加，透光度减小，终极招致降解效率降落。

　　3.5涂膜层数对总铬去除了率的影响

　　因为Ti02正在光催化降解方面具备高效性，水中退出大批Ti02即可起到明显的光催化氧化效应，达到高效降解的目的。因而，钻研涂膜层数对处理光催化剂用量对废水中总铬去除了率影响这一成绩有肯定的意思。其余前提没有变，拔取废水浓度为3 000 mg/L，当涂膜层数为二、三、4以及5时，总铬去除了率辨别为69.5%、87.1%、99.8%以及94.35%。

　　以上后果标明，总铬去除了率的变动根本上随薄膜层数的添加而逐步增年夜。当涂膜层数为4时，降解成果好，涂膜层数添加为5时，总铬去除了率稍微减小。可能因为当基片上涂覆薄膜层数增多时，光催化剂的含量也跟着增年夜，促成了光催化氧化反响的进行;但跟着层数的一直添加，外层膜与内层膜的粘附力开端升高，造成基片外表接近外层的薄膜零落，负载于基片上的光催化剂含量缩小，光催化降解成果升高。

　　4 论断

　　(1)采纳微波辅佐高温法正在玻璃外表制备了Ti02薄膜，所患上Ti02薄膜次要为锐钛矿构造，颗粒巨细较均一，陈列划一，具备精良的光催化功能。

　　(2)光催化氧化的优降解前提为：pH =8，废水初始浓度3 000～9 000 mg/L，λ=254 nm的紫外光照耀3h，Ti02薄膜层数4。正在优前提下，总铬去除了率高达99.8%。

　　(3)行使高温法制患上的Ti02薄膜解决高浓度镀铬废槽液，总铬去除了率可达99.8%，同法解决镀铬进程的顺流漂洗水、车间荡涤水及离子替换含铬废水，总铬去除了率亦达99.8%以上。用二苯碳酰二肼分光光度法测患上经解决的含铬废水总铬量为18.05 mg/L，未检出Cr (VI)，将解决后的废水轮回用于中国群众解放军五七零二厂电镀车间顺流漂洗用水，获得精良的成果。因而，高温法制患上的Ti02薄膜既可用于降解高浓度镀铬废水，也可用于降解顺流漂洗水、车间荡涤水等低浓度含铬废水，降解后的废水患上以二次轮回行使，达到节约资本、清洁消费的目的。

　　参考文献：

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　　[2]刘存海，王廷平，廖全义，镀铬废水中铬的收受接管及正在铬鞣中的使用[J].电镀与涂饰，2007，26 (4): 52-54.

　　[3]周青龄，桂双林，吴菲.含铬废水解决技巧近况及瞻望[J]动力钻研与治理，2010 (2): 29-33.

　　[4]陈瑞福，高浓度镀铬废水的解决钻研[J].产业水解决，2000，20 (11):16-17.

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