Ru,Pd及Ru-Pd掺杂Ti/TiO2阳极光催化降解甲基橙
近年来, 全球纺织行业已由西欧等发达国家转移到了以中国为首的亚洲发展中国家, 中国已成为世界最大的染料生产国(2006年全国染料产业总产量为139.44 万吨), 其年产量约占世界总产量的45%, 居世界第一位,并且仍在继续增长. 然而, 染料行业耗水量极大, 据1998 年EPA(美国环境保护局)的统计数据显示, 每生产1吨染料约产生1～700 吨含有毒有害物质的废水, 而生产还原性染料, 其耗水比例更可高达8000吨, 染料废水已成为我国工业废水的重要组成部分.
染料废水不仅有机物含量大、色度高、光照下较稳定, 而且致癌, 传统的废水处理技术, 如活性炭吸附、混凝、化学氧化及生化处理等均不能较为理想地使之脱色和矿化. 面对国际环境标准对有色废水越来越严格的排放要求, 开发和应用高级水处理技术受到了普遍的关注.
目前研究较多的高级水处理技术主要有光催化氧化技术、Fenton、Wet Air Oxidation及电催化氧化技术等. 其中, 光催化氧化技术主要以TiO2为光催化剂, 然而光生电子(e－)与空穴(h＋)的简单复合致使该方法的处理效率很低, 并且粉末态的TiO2还因其分离困难, 尚处在探索阶段. 虽已有通过离子掺杂或施加偏压以提高TiO2的光催化效率和载体的改进或混凝剂的加入以提高粉末态TiO2分离的研究报道, 然而利用染料废水本身含有很高浓度的Cl－,以Ti/TiO2为阳极电催化降解染料废水的研究尚未见报道.
四川大学建筑与环境学院张新申等人以偶氮染料甲基橙为处理对象, 分别考察了Ru, Pd及Ru-Pd掺杂的Ti/TiO2阳极的光、电催化活性, 并与Ti/RuOx-PdO阳极的电催化活性进行了比较; 利用XPS分析了Ru-Pd掺杂的Ti/TiO2阳极表面Ru, Pd及Ti的化学形态.
实验发现, Ru, Pd及Ru-Pd掺杂的Ti/TiO2阳极的光催化活性都有所降低, 而其电催化活性却都有大幅提升, 特别是Ru-Pd掺杂的Ti/TiO2阳极, 其电催化活性明显地优于Ti/RuOx-PdO阳极. XPS分析表明, Ru-Pd掺杂的Ti/TiO2阳极其光、电催化活性的变化可能与该阳极表面Ru, Pd及Ti的化学形态变化有关.