不同物相TiO2对H2O2/O3氧化效能的影响

• 作者: 倪金雷 彭若帆 童少平 马淳安
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 臭氧 双氧水 氧化 催化剂 二氧化钛 物相 自由基
• 年，卷（期）: 2015,（10）
• 所属期刊栏目: 催化、动力学与反应器
• 页码范围: 3950-3956
• 页数: 7页
• 分类号: X703
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157.20141858

摘要

研究了不同物相TiO2对H2O2/O3氧化效能的影响，目标有机物为羟基自由基探针化合物乙酸。结果表明，在初始pH为7.0和10.0时，加入TiO2反而降低了H2O2/O3的氧化效率，其中锐钛矿TiO2比金红石TiO2的减弱作用更为明显。当初始pH为3.0时，金红石TiO2能显著提高H2O2/O3的氧化效率，但锐钛矿TiO2影响不明显。机理分析表明，H2O2浓度及其衰减速率与乙酸的去除效率有很大的相关性。在pH为7.0和10.0时，两种物相TiO2均能加快H2O2的分解，其中锐钛矿TiO2作用更为显著。此条件下HO?2能有效引发臭氧分解产生羟基自由基，故H2O2过快分解反而降低了乙酸的去除效果。在pH为3.0时，H2O2去质子化反应困难，故O3/H2O2氧化效率极低， H2O2浓度也几乎不变。加入TiO2能明显提高H2O2的分解速率，相比金红石TiO2，锐钛矿TiO2使H2O2在5 min内基本分解完毕，但其对 H2O2/O3氧化效率几乎没有影响。饱和臭氧水分解速度的批处理实验也有相似的结果。由此可见，合适引发剂浓度可能是保证臭氧类高级氧化技术较高效率的关键，否则只会导致氧化剂的无效过快分解。利用氯化硝基四氮唑蓝法对比分析了酸性条件下H2O2/O3、锐钛矿TiO2/H2O2/O3和金红石TiO2/H2O2/O3体系产生超氧自由基(?O 2)的量，其大小顺序为：H2O2/O3<金红石TiO2/H2O2/O3<锐钛矿TiO2/H2O2/O3，这与前面结果吻合很好。