以膨胀珍珠岩为载体的漂浮型TiO_2光催化剂降解水面浮油.doc

第 2 2 卷 第 2 期 催化学报2 0 0 1 年 3 月 Vol . 2 2 No. 2 Ch i n e se Journ a l of Ca ta l ysi sMa rc h 2 0 0 1 文章编号: 0 2 5 3- 9 8 3 7 ( 2 0 0 1 ) 0 2- 0 1 7 7- 0 4 以膨胀珍珠岩为载体的漂浮型 T i O 2 光催化剂降解水面浮油 杨阳,陈爱平,古宏晨,戴智铭,古政荣,陶咏 ( 华东理工大学技术化学物理研究所, 超细材料制备与应用教育部重点实验室, 上海 2 0 0 2 3 7 ) 摘要: 以膨胀珍珠岩为载体制备了漂浮负载型 T i O2 光催化剂, 并对 制备催化剂的工艺条件及水面浮油的光催化降 解过 程进行了初步研究. 通过扫描电镜分析及 BE T 比表面积 和 T i O2 负 载量测定, 对影 响负载型 光催化 剂漂浮 性 能的 因素进行了分析. 以癸烷为水面模拟污染物, 考察了其在 日光照射下 的降解效 率. 用气相色 谱法测 定了经 不 同时间光照后癸烷的残留量, 经 7 h 光照后能降解癸烷 9 5 % 以上. 实验结果 表明, 以膨胀珍珠 岩为载体, 可制得 能 长期漂浮于水面的负载型 T i O2 光催化剂, 通过浮油富集和光催化降解机制可对水面浮油进行有效的治理. 关键词: 二氧化钛, 膨胀珍珠岩, 癸烷, 浮油, 光催化降解 中图分类号: O6 4 3文献标识码: A 油田和港口附近水域经常受到漂浮油膜的污 使珍珠岩体积膨胀约 2 0 倍后制得膨胀珍珠岩. 其 染; 目前主要采用机械清除法、吸附法和油层分散 化学组成为 Si O2 6 8 % ~ 7 6 %, Al 2 O3 9 % ~ 1 5 %, 蒸发法来清除水面油膜. 机械清除法和吸附法对一 K2 O 1 . 5 % ~ 4 . 5 %, Na 2 O 2 . 6 % ~ 4 . 8 %, 以及少量 些油膜较薄的场合不太适宜, 清除费用较高; 油层 的 F e 2 O3 , Ca O 和 Mg O 等. 膨胀珍珠岩是中性无机 分散蒸发法是一种 污染转移的方法, 从而造成对 砂状材料, 具有质轻, 热导率小, 吸湿性小, 化学稳定 大气的二次污染. 由于水面受太阳光照射的面积 性好, 价格低廉 等特点, 主 要用作 绝热保 温材 大, 故利用太阳光通过光催化对水面油层进行降解 料[ 6 ~ 8 ] . 膨胀珍珠岩中的 Si O2 容易与 T i O2 形成牢 是光催化技术最有希望实现大规模应用的领域之 固的 T -i O- Si 键, 而且膨胀珍珠岩对浮油是惰性的. 一. 已有文献报道, 将 T i O2 负载于空心玻璃或陶瓷 本文所用膨胀珍珠岩的表观密度为 7 6 . 4 kg / m 3 , 径 [ 1 ~ 4 ] 、泡沫塑料、树脂和木屑[ 5 ] 等载体上制成 微珠 粒为 1 . 5 ~ 3 . 5 m m , 比表面积为 1 . 0 m 2 / g ; 使用温 漂浮型光催化剂, 用于水面浮油的光催化降解. 但 度为- 2 0 0 ~ 8 0 0 . 是, 空心玻璃或陶瓷微珠粒度小, 难以拦截和回收, 太阳光中紫外光的辐射强度( = 3 6 5 n m ) 用 会造成光催化剂的流失及对水面的固体二次污染; UV- A 型紫外辐射仪( 北京师范大学光电仪器厂制 泡沫塑料、树脂和木屑等载体材料的光稳定性较差, 造) 测定. 用扫描电镜( S- 2 5 0 型 M KII 扫描电子显 限制了实际应用. 微镜, 英国剑桥制造, 加速电压 2 0 kV ) 观察样品的 本文用廉价的膨胀珍珠岩( E P) 作为载体, 用浸 形貌. 用 BE T ( ASAP2 0 1 0 V4 . 0 0 型测定仪, 美国 涂- 烧结法将纳米 T i O2 负载于膨胀珍珠岩上, 制成 M i c rom e ri ti c s 产品) 法测定催化剂的比表面积. 能漂浮在水面的纳米 T i O2 负载型催化剂 T i O2 / E P; 1 2漂浮 T i O 2 / E P 光催化剂的制备采用浸涂- 烧 以癸烷为水面浮油的模拟物, 考察了太阳光下水面 结法制备 T i O2 / E P 光催化剂. 将 P2 5 和去离子水 浮油的光催化降解过程. 制成不同固含量的 T i O2 高分散的稳定浆料, 加入经 去离子水清洗预处理过的膨胀珍珠岩, 经搅拌使 1实验部分 T i O2 浸涂在膨胀珍珠岩上, 用筛网过滤, 在 8 0 烘 1 1试剂和仪器T i O2 光催化剂( P2 5 , 德国 De- 干. 上述浸涂步骤可重复多次. 浸涂后, 在不同