543Abs 0min 5min 10min 20min 30min 60min 90min 120min 180min 240min 300min210200300400500600700800Wavelength(nm)图3-e pH=11.10时，橙黄Ⅱ的紫外可见光吸收光谱，[橙黄II]=50mg/L, [TiO2]=0.5g/L
Fig.3-e UV-Visible spectra of Orange II solution on pH=11.10,[Orange II]=50mg/L, [TiO2]=0.5g/L
543Abs2 Before pH adjustment After pH adjustment 10 min 20 min 40 min 60 min 112 min 120 min 180 min 240min 300min10200300400500Wavelength(nm)600700800
图3-f pH=12.23时，橙黄Ⅱ的紫外可见光吸收光谱，[橙黄II]=50mg/L, [TiO2]=0.5g/L
Fig.3-f UV-Visible spectra of Orange II solution on pH=12.23,[Orange II]=50mg/L, [TiO2]=0.5g/L
- 18 -
表5 不同初始pH值下，反应速率常数lnC0/Ct Table 5 The reaction rate constant with different initial pH
反应时间min
0 10 20 40 60 90 120 180 240 300
pH=1.97
0
0.093761 0.169958 0.298137 0.434019 0.767655 1.004303 1.492989 2.217325 3.098873
pH=4.20
0
0.208871 0.280905 0.418095 0.493969 0.924827 1.139122 2.47813 6.437752 8.111728
pH=6.38
0
0.029944 0.222269 0.416425 0.66904 0.942121 1.20932 2.093946 4.35831 5.809143
pH=7.81
0
0.030769 0.113953 0.233068 0.337993 0.558441 0.796953 1.302321 2.155028 3.244194
pH=11.10 pH=12.23
0
0.152918 0.198695 0.375421 0.539911 0.847231 1.045261 1.488992 1.88783 2.244316
0
0.026857 0.180324 0.359679 0.571815 1.272966 2.460409 3.432688 4.022955 4.422849
图4不同初始pH值下，一级反应动力学拟合 Figure 4 First order kinetics of different initial pH 表6 不同pH值下，一级反应动力学拟合结果 Table 6 First order kinetic results of different initial pH
pH值
反应速率常数K
1.97 0.009
4.2 0.022
6.38 0.016
7.81 0.009
11.1 0.007
12.23 0.016
- 19 -
相关系数R2
0.982 0.864 0.922 0.941 0.988 0.961
3.3 橙黄Ⅱ浓度的影响
为了探究橙黄Ⅱ浓度对分子筛TiO2降解效率的影响，分别配置浓度为25ppm(1ppm=1mg/L)，50ppm，75ppm，100ppm的橙黄Ⅱ溶液，光照强度控制为1.48mW/cm2，pH=6.38，实验结果如表6、7和图5、6所示。
从图5可以显然地看出橙黄Ⅱ浓度是影响分子筛TiO2降解效率的另一重要因素。随着反应底物橙黄Ⅱ浓度的增加，分子筛TiO2的降解效率明显下降。当橙黄Ⅱ浓度增加到100ppm时，经过420min的反应橙黄Ⅱ的去除率只有65%，而当橙黄Ⅱ浓度为25ppm，经过120min反应，去除率就能达到97.44%。图6拟合的一级反应动力学也非常清晰地展示了，当橙黄Ⅱ浓度为25ppm时拟合的一级反应曲线的效率明显高于其他浓度。过多的反应物分子吸附在催化剂颗粒上,不仅不利于分子筛TiO2对光子的吸收, 同时还会使光强度在水中衰减速率变快。因此，随着反应底物浓度的增加，降解效率随之降低。从图5和表7可以看出，过低的底物浓度虽然降解效率很高但却很不经济，同时高的底物浓度下，降解效果很不理想。从结果中可以看出，光催化剂分子筛二氧化钛0.15g，光照强度为1.48mW/cm2，pH=6.38的条件下，橙黄Ⅱ浓度控制为50ppm时最为合理。当橙黄Ⅱ浓度为50ppm时，不仅有很好的降解率，而且处理的底物量也增加了。因此选择合理的反应底物橙黄Ⅱ的浓度，可以促进将分子筛TiO2光催化降解在工业生产中的应用
表7 不同反应底物浓度，去除率（%） Table 7 The removal rate with substrate concentration
反应时间min
0 10 20 40 60 90 120 180
25ppm 0 14.64 32.4 53.28 68.84 89.04 97.44 99.6
50ppm 0 2.95 19.93 34.06 48.78 61.02 70.16 87.68
75ppm 0 3.54 5.35 16.12 21.24 28.25 34.41 47.73
100ppm 0 0.3 0.81 3.98 8.36 14.95 20.16 30
- 20 -
240 300 330 360 420
100 100 100 100 100
98.72 99.7 100 100 100
63.8 76.15 83.54 90.66 98.75
39.51 47.63 57 60 65
图5不同反应底物浓度，去除率（%） Figure 5 The removal rate with substrate concentration
表8 不同浓度下，反应速率常数lnC0/Ct
Table 8 The reaction rate constant with substrate concentration
反应时间min
0 10 20 40 60 90 120 180 240 300
25ppm 0 0.1584 0.3912 0.7608 1.1664 2.2086 3.6648 5.5188 * *
50ppm 0 0.03 0.222 0.4176 0.6696 0.9396 1.2096 2.0952 4.3632 5.814
75ppm 0 0.036 0.0552 0.1752 0.2376 0.3294 0.4248 0.648 1.0224 1.44
100ppm 0 0.003 0.0084 0.0408 0.0864 0.162 0.2232 0.3564 0.504 0.648
- 21 -
330 360 420
* * *
* * *
1.8018 2.376 4.3848
0.8514 0.9072 1.0584
注：表7中*表示反应结束
图6不同浓度下，一级反应动力学拟合 Figure 6 First order kinetics of substrate concentration 表9 不同橙黄Ⅱ浓度，一级反应动力学拟合结果 Table 9 First order kinetic results of substrate concentration
橙黄Ⅱ浓度 反应速率常数K 相关系数R2
3.4 光照强度的影响
将紫外光强度分别控制为1.48mW/cm2和2.1mW/cm2，橙黄Ⅱ浓度为50ppm，pH=6.38，实验结果如表6和图4所示。
从图4可以看出，分子筛TiO2在光照强度为2.1mW/cm2时的降解效率明显高于光照强度1.5mW/cm2。当光照强度为2.1mW/cm2时，经过180min反应橙黄Ⅱ的降解率就能达到99.97%。同比之下，当光照强度为1.5mW/cm2时，需要300min的反应时间才能相同的去除率。光照强度的加强，使得单位时间内可利用光子数目的增加,单位时间里分子筛TiO2产生电子空穴增加，因而溶液中生成了更多的
- 22 -
25ppm 0.028 0.969
50ppm 0.016 0.922
75ppm 0.006 0.797
100ppm 0.002 0.977