二氧化钛的制备及其在降解Cr(VI)中的研究(2)

　　2.实验设备及试剂

　　2.1实验设备

　　电磁搅拌器，烘箱，高温炉，pHS-3C型酸度计，UV –754型分光光度计(上海箐华科技仪器有限公司)。

　　2.2实验试剂

　　99.9%的四氯化钛（分析纯）（天津市科密欧化学试剂有限公司），28%的氨水，97%的乙醇（洛阳市化学试剂厂），0.1mol/L的浓硫酸，0.1mol/L的氢氧化钠，0.1mol/L的硝酸银溶液，去离子水，二次蒸馏水。

　　重铬酸钾溶液: 准确称取0.0866g重铬酸钾置于烧杯中，加入少量水搅拌溶解后，定量转移到1L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

　　3.实验方法

　　3.1二氧化钛的制备方法^[1]

　　取100ml乙醇和25ml去离子水混合均匀，将1.5ml的四氯化钛用干燥的滴管吸取，缓缓加入100ml乙醇和25ml去离子水的混合溶液中。

　　为促进其水解缩合反应的进行，再在溶液中加入28%的氨水，并且为防止二氧化钛团块的产生而导致氯离子不易除去，以逐滴的方式加入28%的氨水，并不断的搅拌，此时会有白色沉淀生成，直到溶液的pH值上升到7-8时，停止加入氨水。

　　用抽滤器过滤溶胶三次，在过滤中加入去离子水洗涤沉淀数次，以除去氯离子，将过滤过的白色沉淀物置于烘箱中干燥去水，烘箱的温度设定为65℃，干燥后研磨成粉。

　　将研磨后的粉末置于高温炉中煅烧通入空气，以100℃/h的速率加热至600℃。保持温度1h后自然降至室温，再将颗粒研磨成粉末。

　　3.2二氧化钛降解重铬酸根离子的实验方法^[8]

　　在自制的光催化反应器中进行反应，光催化反应器为三层圆筒形玻璃容器，内套管内通有冷却水，外套管为恒温水槽，内外套中间为反应器，反应器内控制溶液的温度为(30±1)℃。取重铬酸钾溶液，调节溶液的pＨ值为2.5，加入一定量二氧化钛，搅拌10ｍin左右使之分散均匀，固定搅拌速度为300ｒ/min。日光灯照射下反应一段时间，静止分层后取上清液用UV-754型分光光度计于370nｍ处测定吸光度，对照工作曲线计算其降解率。计算公式如下：

　　       E = ( C ₁- C ₂) / C ₁×100 %

式中： E —降解率，%；

C ₁ —处理前Cr (Ⅵ)浓度，mg/ L ；

C ₂ —处理后Cr (Ⅵ)浓度，mg/ L ；　

　　在实验过程中，调节重铬酸钾溶液的pH值、重铬酸根离子的浓度、二氧化钛的用量以及光催化反应时间，研究这些因素对重铬酸根离子降解率有何影响。

　　4. 实验结果与讨论

　　4.1 重铬酸钾溶液的pH值

　　取一组重铬酸钾溶液100ml，用硫酸或氢氧化钠调节溶液的pH值分别为2、2.5、3、4 、6，分别加入1.0g二氧化钛，反应温度为30℃，反应时间为100min，Cr(VI)的降解率见表1。

表1 不同pH值条件Cr(VI)的去除效果

Table 1 Different pH value condition to Cr(VI) removes the effect

　　由表1可知，随着重铬酸钾溶液pH值的升高, Cr(Ⅵ)的降解率逐渐降低，在pH值为2.5时，Cr(VI)的降解率最大。主要原因是二氧化钛光催化降解过程中，pH值对反应热力学有较大影响，Cr(VI) / Cr (Ⅲ)的氧化还原电位随pH值变化而不同。

　　不同酸碱条件下, Cr(VI)以不同的形式存在，其在溶液中的平衡方程式为：2CrO₄^2- + 2H⁺ ≒ 2HCrO^-₄ ≒ Cr₂O₇^2- + H₂O，从CrO₄^2-、HCrO₄^- 到Cr₂O₇^2- 氧化性依次增强，在酸性条件下，Cr₂O₇^2- / Cr³⁺ 的氧化性更强，因此酸性条件下，Cr(VI)易被还原为Cr (Ⅲ) ，与实验相符。

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