钨酸铋光催化降解萘普生效果及其机理

作者：刘秀; 王磊^*; 刘婷婷; 吕永涛; 王旭东

来源：环境工程学报, 2020, 14(10): 2643-2653.

• 光催化
• 萘普生
• 钨酸铋
• 降解机理
• 降解性能

以萘普生(NPX)为目标污染物,钨酸铋(Bi2WO6)为光催化剂,考察NPX浓度、Bi2WO6投加量、阴离子种类、溶液pH对Bi2WO6光催化降解NPX效果的影响并确定最佳反应条件。通过原位捕获实验、中间产物识别及反应体系化学需氧量(COD)去除效果,解析光催化过程产生的活性自由基种类及其作用、NPX降解路径及反应体系矿化度,揭示NPX降解机理。结果表明:经水热法制备的Bi2WO6为纯正交晶系,具有由2D纳米方片构成的3D花朵状结构,平均孔径为10.79 nm,比表面积为32.54 m2·g-1,带隙能为2.54 eV;在500 W长弧氙灯照射下,当NPX浓度为10 mg·L-1、 Bi2WO6投加量0.4 g·L-1、溶液pH值为4.6时,NPX降解率可达99.83%,光照180 min时矿化度为67.91%,光照反应时间延长至360 min时矿化度为82.14%;Bi2WO6价带电势(3.01 eV)高于OH-/·OH和H2O/·OH的电势,因此,空穴(h+)能氧化OH-和H2O生成羟基自由基(·OH);而Bi2WO6导带电势(0.47 eV)同样高于O2/·O 2-的电势,单电子(e-)还原O2过程很难发生,只能经多e-还原O2,生成超氧自由基(·O 2-)。同时还发现,h+和·OH在NPX降解过程中起主要氧化作用,·O 2-起辅助作用。综合上述结果,NPX的降解机理是在活性自由基协同氧化下,NPX分子中的C—C、C—O、C=C键断裂发生脱羧反应和羟基化反应,生成结构简单的中间产物,中间产物继续氧化分解为小分子化合物并部分矿化成CO2和H2O。

• 单位
  西安建筑科技大学