重金属Cr(Ⅵ)新型光催化还原方法研究

作者：班加星; 姚俊^*; 杨琦; 苏俊杰; 张文; 黄福杨

来源：水处理技术, 2022, 48(07): 43-51.

DOI：10.16796/j.cnki.1000-3770.2022.07.008

• 有色金属污染
• g-C3N4
• 光催化技术
• 光生电子
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铬在废水中常以Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)存在，而当Cr(Ⅵ)的浓度达到一定程度时，会对生物造成强致畸、致癌、致突变的作用，本研究旨在通过光催化新技术还原Cr(Ⅵ)。采用三聚氰胺为实验原料，高温灼烧的方法获得氮化碳(g-C3N4)，通过对比紫外(UV)/HCOOH、UV/g-C3N4、UV/g-C3N4/HCOOH三种反应体系对Cr(Ⅵ)的还原效率，探究gC3N4在光催化还原过程中的作用。首先采用X射线衍射实验(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对合成的g-C3N4的表面性质进行研究；然后探究四种影响因素对实验结果的影响，包括pH、HCOONa投加量、污染物Cr(Ⅵ)浓度、水中常见阴离子(HCO3-、SO42-、NO3-、Cl-)；接着通过甲基紫精淬灭实验探究g-C3N4还原Cr(Ⅵ)的反应机理。结果表明：在pH=3,g-C3N4浓度6.5 mmol/L,HCOONa浓度10 mmol/L,Cr(Ⅵ)浓度5 mg/L的条件下，UV/g-C3N4/HCOOH体系在20 min之内对Cr(Ⅵ)的还原率能达到100%；水体中的Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-这4种主要的阴离子对g-C3N4还原Cr(Ⅵ)的能力产生不同程度的抑制，抑制效果由大到小依次是：HCO3-、SO42-、NO3-、Cl-。最终采用甲基紫精淬灭实验对Cr(Ⅵ)的还原机理进行探究，结果发现对还原Cr(Ⅵ)起主要作用的是光生电子，二氧化碳自由基(CO2·-)起辅助作用。

• 单位
  中国地质大学（北京）