羧甲基纤维素／TiO2复合膜降解甲基橙研究.pdf

维普资讯 第 37卷 第6期 化 工 技 术 与 开 、发 V0】．37 No．6 2008年6月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry Jun．2008 羧 甲基纤维素 ／TiO2复合膜降解 甲基橙的研究 彭湘红 ，张远方，陈洪刚，张露莎 (江汉大学化学与环境T程学院，湖北 武汉 430056) 摘 要：采用羧甲基纤维素钠水溶液与 02胶体溶液共混的方法制备了羧 甲基纤维素厂n02复合膜(CMC／ Tj02)。用x_射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了复合膜内Ti02的晶体结构和形貌。研究了复合膜的透光率、溶 胀性及热稳定性。测定了复合膜在 日光下对甲基橙水溶液的催化降解性能。结果表明，复合膜内的 02为纳米 尺寸的柱状晶体及其团聚体。在 日光照射下35min，复合膜对甲基橙水溶液的光催化降解率达到50％。复合膜在 可见光 (400～8o0啪 )的透光率为40％--60％。随着复合膜内 02的质量分数(硼)从3．61％增加到8．05％，复 合膜的溶胀率从 125％增加到206％，复合膜的热稳定性比单纯的CMC膜高。本工作所制备的复合膜具有可完全 生物降解性能，为利用太阳光快速催化降解甲基橙等工业污水提供一种方法。 关键词 ：羧甲基纤维素钠 ；复合膜；Ti02；光催化降解；日光 中图分类号：0636．11 文献标识码：A 文章编号：1671．9905(2008)060008．04 纤维素是地球上来源丰富的天然高分子，羧 甲 均为市售化学纯和分析纯药品。 基纤维素钠(CMC)是纤维素重要的衍生物之一，可 1．2 羧 甲基纤维素钠 ／rio~复合膜的制备 完全生物降解 ，具有优 良的成膜性能，大量应用于石 通过钛酸四丁酯水解的方法得到胶体Tio2溶 油、日化、食品、医药等领域[卜 。纳米Tio2具有高 液 。取一定量的羧 甲基纤维素钠 (CMC)溶于蒸 效，催化范围广，可以有效去除多种有机污染物的特 馏水中，加热搅拌使 CMC完全溶解，得到质量百分 点，在水处理和空气净化等领域得到广泛研 比为20％的CMC水溶液，并与胶体Tio2溶液在室 究 【卜4I。目前，用作光催化剂的Tio2多采用悬浮 温下共混，得到羧甲基纤维素 ／1rio2共混溶液，共}昆 相，存在易团聚和回收困难等问题 ，将 Tio2分散在 溶液在玻璃板上流延成膜，并用水洗至中性，干燥后 高分子膜载体内可克服悬浮型 Tio2的不足[5~6]。 得到羧甲基纤维素 ／兀o2复合膜(CMC／TiOz)，以下 据报道，将纳米Tio2负载在纤维素及其衍生物所得 简称复合膜。称一定量干燥的复合膜放人坩埚中， 到的复合膜，可保持Tio2的光催化稳定性。在复合 并在马弗炉中煅烧 ，煅烧温度为700℃，煅烧时间为 膜使用过程中，避免了清除纳米粒子的工序 J。纳 4h，冷却恒重后称量。按下式计算复合膜中Tio2 米Tio2的光催化降解多采用紫外光为光源，紫外光 的质量分数： 的使用存在耗电量大，运行及维修费用高等局限性， W(TiO2)=m2／m】×100％ 因此，需要开发一种在 日光照射下有效降解有机污 式中m1为复合膜的质量 (g)，m2为复合膜煅 染物的Tio2薄膜型光催化剂。本工作利用羧 甲基 烧后的Tio2质量(g)。 纤维素钠能与 自制的胶体 Tio2均匀混合的特点，制 1。3 X．射线分析 备了羧甲基纤维素 ／no2复合膜。该复合膜在太阳 对复合膜经煅烧后的Ti02粉末分别作 X．射线 光照射下，对 甲基橙水溶液具有 良好的光催化降解