0-09-1-2(修改稿)

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1、稿件编号：0-09-1-2（修改稿）Keggin和Dawson结构多金属氧酸盐光催化脱色偶氮染料马凤霞1,2刘坤3孟凡霞4陈亚光1*徐文娟1（1东北师范大学化学学院，长春130024；2吉林农业科技学院文理学院，吉林132101；3长春市第二中学，长春130061；4集安市第一中学，集安134200）摘要考察了多金属氧酸盐在紫外光照射下对三种偶氮染料溶液（酸性媒介上青RRN，酸性媒介黑PV，酸性媒介棕RH）的光催化脱色行为。结果表明：Keggin型POMs较Dawson型光催化偶氮染料脱色效果明显。其中α-H4SiW12O40光催化偶氮染料RRN溶液脱色效果最佳。

2、RRN溶液初始浓度为350mg·L-1（30mL）时，脱色反应最佳条件：α-H4SiW12O40为用量为75µmol·L-1，甲醇3.0mL，pH=3.0，在此条件下40分钟RRN脱色率可达98.66%。关键词多金属氧酸盐，偶氮染料，光催化降解中图分类号：O611.4文献标识码：A染料废水主要来源于染料及染料中间体生产行业，由各种产品和中间体结晶的母液、生产过程中流失的物料及冲刷地面的污水等组成。据统计，我国每生产1吨染料大约排放废水744吨，在印染过程中，染料的损失量约为10～20%，其中约有一半流入环境中。由于合成染料多为大分子化合物，多数毒性较大，对微生物有

3、抑制作用，因此废水难以治理。目前国内染料废水治理率不足30%，合格率不足60%。每生产1吨溴氨酸活性染料产生15吨以上的工艺废水，色度达3000～7000倍，COD30000～40000毫克/升，重金属铜3～50毫克/升，对环境和江河造成严重污染。传统水处理工艺中采用的生物氧化法、吸附、絮凝及化学氧化法往往不能达到满意的去除效果[2-4]。多金属氧酸盐（POMs）是一类无机高分子化合物。这类化合物具有可调的酸性、氧化还原性，以及独特的光、电、磁等特性，是一种环境友好的催化剂[5]。POMs作为氧化催化剂和酸催化剂的工艺已实现工业化[6]。多金属氧酸盐光催化化学的研

4、究始于20世纪80年代初期[7]，目前已进行研究表明，POMs可高效氧化分解有机污染物，使其转化为CO2、H2O、N2、SO42-等一系列对环境无害物质[8，9]。在以POMs为催化剂的均相光催化反应中，紫外光诱导POMs的电子发生配体-金属跃迁（LMCT），成为激发态POMs*。激发态POMs*从有机物或水分子获得电子变为还原态POMs-,有机物或水分子被氧化或生成自由基[10,11]。POM-被空气中的氧氧化完成催化循环。POMs的结构不同，对光的吸收也不同，因此导致不同的催化活性。本文利用不同结构的POMs做催化剂，对光催化工业用偶氮染料的脱色进行了初步的研

5、究。1实验部分1.1仪器和试剂仪器：光化学实验是在浸没式光反应器中进行（自制）。在石英玻璃圆筒的反应溶液中插入石英玻璃管，15WUV灯（I0=3.5×10-11Ein/cm2·S）放入玻璃管中。反应期间染料的浓度由756紫外可见分光光度计检测（756CRT-ver1.0）；pH计（雷磁pHs-25型）。试剂：所有试剂均为分析纯，未加处理直接使用。α-H4SiW12O40，α-K4SiW12O40，β-H4SiW12O40，α-K5BW12O40，α-H3PW12O40，α-H6P2W18O62均为自制[12]。酸性媒介上青RRN（M=472g·mol-1，ε=70

6、19L·mol-1·cm-1）和酸性媒介黑PV（M=382g·mol-1，ε=9726L·mol-1·cm-1）由丹东锦龙染料化工厂生产，酸性媒介棕RH（M=375g·mol-1，ε=12780L·mol-1·cm-1）由天津大港海洋化工厂生产。1.2光催化活性4在紫外灯照射条件下，用催化剂对染料溶液酸性媒介上青RRN、酸性媒介黑PV、酸性媒介棕RH溶液进行光催化降解，考察各种催化剂的光催化活性，通过测定溶液的吸光度，利用脱色率来评价其光催化脱色效果。在确定催化剂对染料的光催化脱色具有催化作用后，选择催化活性最佳的催化剂，并进一步探讨催化剂种类、染料种类、pH、催

7、化剂用量、醇的种类对光催化活性的影响，从而得出最佳的光催化条件。1.2.1染料降解实验过程在石英玻璃圆筒中加入配好的染料溶液（350mg·L-1）30mL，甲醇3.0mL和催化剂（最终浓度75µmol·L-1），然后使溶液的总体积达到300mL，用H2SO4、NaOH溶液调pH。溶液转入反应器前通N230分钟驱除O2。UV灯预热30分钟。每隔5分钟取样测吸光度。1.2.2分析方法首先采用紫外可见分光光度计在紫外和可见区域（200～700nm）对染料进行扫描，确定三种偶氮染料的最大吸收波长，酸性媒介上青RRN的λmax=520nm，酸性媒介黑PV的λmax=544n

8、m，酸性媒