硫摻雜二氧化鈦的光催化活性及其對微囊藻毒素的降解.pdf

1、微囊藻毒素（Microcystins,MCs）是由7個氨基酸殘基組成的環(huán)狀多肽，它是由藍藻細胞破裂產(chǎn)生，由于7個氨基酸殘基中有兩個可變殘基，導致其具多變的排列方式，因此MCs具有很多同分異構(gòu)體，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)90多種同分異構(gòu)體。其中最為普遍、含量最多、毒性最強的是MC-LR。MC-LR對于生物體有許多毒性，例如神經(jīng)毒性、遺傳毒性和多器官毒性等，甚至長期接觸MC-LR，會存在促癌的風險，它對人類的身體健康有著嚴重的影響，也是飲用水的一大隱患

2、。MC-LR具有良好的穩(wěn)定性、耐熱性和耐水解特性，很難被常規(guī)水處理方式去除，因此給人們?nèi)绾胃咝Лh(huán)保的去除它帶來了難題。而屬于高級氧化技術(shù)的可見光催化去除具有綠色環(huán)保，成本低，安全無污染的特點，能夠較好地克服一般常規(guī)的水處理的缺點，將會成為去除環(huán)境中MCs的主要方式。
　　本實驗利用溶膠-凝膠法制備了不同添加硫脲順序、不同煅燒溫度，不同[S]/[Ti]配比的硫摻雜二氧化鈦（S-TiO2）粉體，并使用相應的儀器對部分S-TiO2進行了

3、表征。以MC-LR的去除率為考察指標驗證S-TiO2催化劑的活性，設計了S-TiO2可見光下去除MC-LR的實驗。而且研究了在經(jīng)過過濾，清洗，干燥一系列回收過程后S-TiO2的光穩(wěn)定性和回收重復利用率。結(jié)果顯示，非金屬S的摻雜會導致TiO2晶體粒徑變小，并且影響其結(jié)晶程度。S以+6S取代了晶格中的+4Ti，形成S-O-Ti結(jié)構(gòu)，提高了S-TiO2對可見光的響應。通過對比不同S-TiO2對MC-LR的去除率，得到了制作S-TiO2的最優(yōu)條

4、件：在水解部分將摻硫量的配比（[S]/[Ti]）為0.25的硫脲與鈦酸丁酯充分混合后再進行縮合和陳化，然后在在溫度為500℃下煅燒3h。
　　通過對清洗液的篩選可知，25％乙醇水清洗S-TiO2后，S-TiO2的回收率最高且對催化劑光活性的影響最小。因此，25%乙醇水為最佳的清洗液。同時，本實驗制備的S-TiO2在5次重復利用實驗中對MC-LR的去除率無明顯變化，證明其具有良好的穩(wěn)定性和可重復利用性。但是在多次回收利用的過程中，S

5、-TiO2粉末的損失嚴重，每次重復利用催化劑的損失率高達41±6.07%，因此必須研究新形態(tài)的催化劑，使其更加完善。
　　使用[S]/[Ti]配比為0.25，在馬弗爐中選擇500℃煅燒3h下制作的S-TiO2對初始濃度為10.1μg·mL-1的MC-LR進行光去除，以探討MC-LR的最優(yōu)可見光去除條件。實驗的結(jié)果表明，S-TiO2在可見光下去除MC-LR的效果與光強和溶液中pH值大小有很大關(guān)系。當光強增大時，MC-LR的去除率也會

6、跟著增大，并且在去除實驗的后期去除率逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)。最佳去除所需的pH由S-TiO2在水中的PZC和此時的MC-LR所帶電荷決定。實驗證明，pH在2.1-6.8之間時去除率最佳。最佳S-TiO2的投加量為0.1g·L-1。單因素對可見光催化去除MC-LR的影響程度由大到小分別為反應時間、投加量和光強。在本文設計的正交條件下， S-TiO2可見光下去除MC-LR的最優(yōu)去除工藝為：光強3000lux，催化劑用量0.1g·L-1，反應時間1

7、6h。此時初始濃度為10.1μg·mL-1的MC-LR去除率達到100%。通過探討研究S-TiO2光催化去除機理，發(fā)現(xiàn)光催化去除的主要氧化基團是h+，限速步驟是電子與空穴的結(jié)合。
　　為了改良S-TiO2粉狀光催化劑損失率高、回收過程復雜的問題，制作了[S]/[Ti]配比為0.25的S-TiO2溶膠，利用涂覆法和浸漬提拉法在基板（蓋玻片）上制作了兩種摻硫改性二氧化鈦催化劑的薄膜，并以其在可見光下去除MC-LR的去除率為指標，驗證其