染料廢水是一類較難處理的工業(yè)廢水。由于芳香環(huán)染料和蒽醌染料等還原性染料廢水具有色度大､成分復(fù)雜､可生化性差等特點(diǎn)，給廢水處理工藝設(shè)計(jì)､運(yùn)行管理和處理難度等增加了許多困難[1，2]。在染料的生產(chǎn)以及使用過(guò)程中，約有10% ~20%的染料被釋放到自然水體中，給生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來(lái)極大危害[3]。因此，如何有效地降解染料廢水已成為環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。目前，染料廢水的處理方法主要有物理法(吸附法和膜分離法)和化學(xué)法(氧化法､絮凝法)兩大類�；瘜W(xué)法中的光催化氧化法是利用H2O2､O3 或一定量的光催化材料(如TiO2)作為催化氧化劑，通過(guò)一定能量的光照射，產(chǎn)生高濃度的羥基自由基來(lái)氧化廢水中的染料[2]。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)光催化降解染料的研究主要集中在TiO2 或其改性材料上，其他材料的報(bào)道相對(duì)少，尤其是關(guān)于SiO2 光催化性的報(bào)道更少。傳統(tǒng)的SiO2 由于其8.8eV的禁帶寬度而被認(rèn)為是光惰性材料，但納米SiO2 中存在多種具有強(qiáng)紫外吸收的光活性缺陷中心，并且從紫外到可見(jiàn)光區(qū)域具有發(fā)光效應(yīng)，使其在光學(xué)領(lǐng)域具有良好的使用性能[4，5]。但關(guān)于SiO2 光催化活性的研究主要集中在SiO2 晶格內(nèi)引入金屬離子的材料上，對(duì)純SiO2 催化活性的研究極少。Yoshida等[6]報(bào)道，介孔狀SiO2 在光照SiO2 在紫外光的照射下對(duì)甲基紅染料有明顯的光催化降解作用[7]。又如，載鈦中孔SiO2 對(duì)廢水中2，4，6-三氯苯酚的光催化降解性能高于純的TiO2，表明SiO2 具有助光催化性和開(kāi)發(fā)潛力[8]。因此，SiO2 的光催化性有待于進(jìn)一步研究。目前，納米SiO2 的合成大多用TEOS(硅酸四乙酯)的水解，成本相對(duì)高。而被稱為硅酸植物的水稻的稻殼內(nèi)含15%左右的SiO2，是制備附加值高的含硅材料的廉價(jià)原料[9，10]。我國(guó)水稻產(chǎn)量占世界稻谷總產(chǎn)量的約1/3左右[11]。大量的稻殼堆放在路邊或進(jìn)行露天焚燒，帶來(lái)了一系列環(huán)境問(wèn)題。如果用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)稻殼進(jìn)行資源化處理，不僅解決環(huán)境污染問(wèn)題，也解決資源循環(huán)利用問(wèn)題。由于介孔狀SiO2 具有比表面積大､壁厚､穩(wěn)定性高､含有大量的孔道結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，在催化､藥物輸送及控制釋放､基因轉(zhuǎn)染､重金屬離子及生物分子檢測(cè)等方面有著廣泛的應(yīng)用[12，13]。因此，本文以固體廢棄物的稻殼為原料制備孔介狀SiO2，再研究孔介狀SiO2 在模擬太陽(yáng)光燈照射下對(duì)染料代表亞甲基藍(lán)的降解性，明確介孔狀SiO2 的光催化性的基礎(chǔ)上，探討對(duì)亞甲基藍(lán)催化降解的影響因素(如投藥量､pH等)及其可用性。

　　1 材料與方法

　　本實(shí)驗(yàn)選用的是產(chǎn)自內(nèi)蒙古通遼產(chǎn)的稻殼。首先用自來(lái)水沖洗稻殼，去除其表面的灰土等雜質(zhì)，然后再用去離子水洗3遍，在105℃的干燥箱里烘4h后，用粉碎器粉碎成粉末狀備用。

　　1.1 儀器與試劑

　　儀器:抽濾裝置､紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(UT-1901)､分析天平､循環(huán)水式真空泵(SHZ-D(III))､模擬太陽(yáng)光燈(OSRAM ULTRA-VLTALUX300W)､多頭加熱磁力攪拌器(HJ-6)､數(shù)字式酸度計(jì)(STARTER-3C)､5mL醫(yī)用注射器､0.45μm濾膜､101型電熱鼓風(fēng)干燥箱等。

　　試劑:十六烷基三甲基溴化銨(以下簡(jiǎn)稱CTAB)，亞甲基藍(lán)，氫氧化鈉，以上試劑均為分析純。

　　1.2 方 法

　　1.2.1 溶液的配制

　　(1)5%NaOH溶液:稱取固體NaOH12.5g溶解，定容到250mL;(2)0.05mol/LCTAB溶液:稱取CTAB固體9.109g溶解，定容到500mL;(3)40mg/L的亞甲基藍(lán)溶液:稱取亞甲基藍(lán)固體0.04g溶解，定容到1000mL。

　　1.2.2 稻殼的消解及二氧化硅的制備

　　稱取10g稻殼粉末倒入聚四氟乙烯燒杯中，加入500mL濃度為5%的NaOH溶液，在50℃的水浴鍋上加熱8h。待溶液冷卻后，用真空過(guò)濾裝置分離濾液和濾渣。取100mL濾液使其pH調(diào)至6.5，在不斷攪拌的條件下加入20mL濃度為0.05mol/LCTAB溶液，繼續(xù)攪拌5h。等反應(yīng)結(jié)束后用0.45μm的濾膜過(guò)濾得到濾渣。用超純水洗滌濾渣3次，在800℃馬弗爐中煅燒4h。

　　1.2.3 二氧化硅的表征

　　為確定沉淀成分，利用KBr壓片法，在紅外光譜儀(BRUKER TENSOR27，F(xiàn)T-IR)上對(duì)所得濾渣進(jìn)行了分析。測(cè)定波數(shù)范圍為400~4000cm-1。同時(shí)利用粉末X射線衍射儀(RigakuRINT2100)對(duì)樣品進(jìn)行了分析。發(fā)射源為CuKα線(40kV，20mA)。

　　1.2.4 二氧化硅對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化降解

　　分別將50mL濃度為40mg/L的亞甲基藍(lán)溶液置于3個(gè)燒杯中。其中兩個(gè)燒杯中加入相同量(100mg)的SiO2，第3個(gè)不加SiO2 作為空白溶液。測(cè)定加SiO2 前后的pH，在常溫､避光條件下攪拌2h，使亞甲基藍(lán)在SiO2 上達(dá)到吸附平衡。用模擬太陽(yáng)光燈照射其中一個(gè)加SiO2 的溶液和不加硅的溶液，另一個(gè)加SiO2 的溶液置于暗處做對(duì)照樣(見(jiàn)圖1)。把達(dá)到吸附平衡的時(shí)間作為光催化反應(yīng)的起始時(shí)間，每隔1h分別取3種溶液，用0.45μm濾膜過(guò)濾得到濾液，用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)濾液在λ=664nm處的吸光度。為明確介孔狀SiO2 對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化降解性，對(duì)加入SiO2 并光照的濾液進(jìn)行了全波段掃描測(cè)定。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　1.2.5 不同因素對(duì)二氧化硅光催化降解亞甲基藍(lán)的影響

　　以濃度為40mg/L的亞甲基藍(lán)溶液為目標(biāo)溶液，分別研究了SiO2 投加量和溶液pH對(duì)SiO2 光催化降解的影響。向溶液中分別加入不同量的(20~300mg)SiO2，避光條件下攪拌2h達(dá)到吸附平衡。在模擬太陽(yáng)光燈的照射下繼續(xù)攪拌溶液，利用分光光度法研究對(duì)光催化降解的影響。改變不同的pH，用同樣的方法研究不同條件對(duì)SiO2 光催化降解亞甲基藍(lán)的影響。
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