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近些年来,水环境污染严重影响了人们的日常生活,如何有效的解决水环境污染已经成为当今社会的一大热点。在众多的水处理技术中,环保、高效、节能以及环境友好的半导体光催化降解技术受到了越来越多研究者们的关注。光催化反应的降解机理就是在光照情况下,利用半导体催化剂,将有毒有害的有机污染物完全降解成二氧化碳、水和无机离子,最终达到有机污染物的无害化处理。染料废水作为高污染的工业废水,其光催化降解研究已经成为热点。还原染料是染料中的一大类别。由于大部分的还原染料不溶于水,导致还原染料及其废水的光催化降解的研究特别少。其中可溶性还原染料作为还原染料中一类特殊的能溶解于水的还原染料,它的光催化降解研究尚未见报道。本研究首先对可溶性还原染料进行了全面的筛查,找到了两个结构相似的可溶性还原染料品种可溶性还原红1和可溶性还原橙HR。然后以纳米TiO2为催化剂,对这两种还原染料进行了光催化降解进行了实验研究。 本研究主要内容包括:⑴测定了可溶性还原红1和可溶性还原橙HR的红外光谱图,两种染料谱图中许多伸缩振动吸收峰都处于相近的位置,且与分子中含的官能团结构在红外光谱中的位置相吻合。再进行可溶性还原红1和可溶性还原橙HR的光照变色实验。紫外光照可溶性还原红1溶液使其变色成其对应的可溶性还原染料;太阳光照可溶性还原橙HR溶液使其变色成其对应的可溶性还原染料。运用紫外可见吸收光谱法测定了这两种染料变色成还原染料隐色体的紫外可见光谱图,谱图的特征吸收峰变化显示了两种可溶性还原染料结构中的硫酸酯盐的脱落及共轭双烯的断裂,形成了碳碳双键。并且获得了这两种染料的还原染料隐色体的标准工作曲线,都符合Beer-Lambert定律。⑵对这两种还原染料隐色体进行了光催化降解的实验研究。分析了低初始浓度的两种还原染料隐色体溶液的降解动力学。并探讨了催化剂浓度、空气曝气速率及初始溶液pH对还原染料隐色体的光催化降解过程的影响。研究结果表明,当催化剂浓度为100mg/L、空气曝气速率为100ml/min、初始溶液pH值为4时,可溶性还原红1对应的还原染料隐色体的光催化降解效率最高,达到100%;当催化剂浓度为100mg/L、空气曝气速率为100ml/min、初始溶液pH值为5时,可溶性还原橙HR对应的还原染料隐色体的光催化降解效率最高,达到97%。优化了实验条件,对两种还原染料隐色体降解过程中的TOC去除率及COD去除率进行研究,证实在降解过程中出现中间产物。分析了两种还原染料隐色体降解过程的紫外可见光谱图及两种还原染料隐色体不同特征吸收波长处的降解趋势图。采用LC-MS分析了降解过程中出现的中间产物。⑶结合两种还原染料隐色体的紫外可见吸收光谱图及中间产物的质谱图,推测出了两种还原染料隐色体可能的降解途径——都是碳碳双键先发生断裂,再是苯环的断裂。但是两种还原染料隐色体上的苯环接了不同的基团,降解过程中各基团按一定顺序的氧化降解,导致了两种还原染料隐色体的降解机理有一点差异,但是整体的降解路线是一致的。