Фотокаталізатор знешкодження мікродомішок хлорорганічних токсикантів у воді видимим світлом

Фотокаталізатор знешкодження мікродомішок хлорорганічних токсикантів у воді видимим світ 33565 неактивність до видимого світла широкозонного напівпровідника, яким є ТіО2 (анатаз). Фотокаталізатор, що заявляється, не є pHзалежним, останнє є суттєвим для питної води, яка має pH 6-8. Зв’язок між ознаками і досягнутим результатом можна пояснити таким. Кристалізація анастазу у присутності іонів Fe2+, SO4 2- - обумовлює цілеспрямовану деформацію структури анатазу. Фоточутливість до видимого світла забезпечують іони заліза, які є лабільними у псевдошаруватої стр уктури твердого розчина при освітленні. Твердий розчин перелічених раніше кислотоутворюючих та фоторедоксактивних тонів у анатазі забезпечує активність фотокаталізатора, яка є наслідком зміни типу провідності і механізму окислення субстрату у присутності фотокаталізатора, що заявляється. Фотокаталізатор отримують таким чином. У реакційній колбі, яка містить мішалку та оборотний холодильник, змішують розчин сульфатів титана (ІV), титана (ІІІ), заліза (ІІ), кремнієвої та сірчаної кислот. Суміш нагрівають до 70°С та додають зародки анатаза, які мають таку ж саму температуру. Далі суміш кип'ятять 4 години, додають алюміній та чекають до закінчення виділення водню. Осад відділяють, промивають киплячим 10%-ним розчином сірчаної кислоти та сушать. Отриманий таким чином продукт є фотокаталізатор, що заявляється. Перед фотолізом на водну суспензію каталізатора діють ультразвуком (гідроакустичним дезинтегратором) та видимим світлом (l=400нм.) Як сировину використовують поліметалевий розчин (наприклад, предгидролізні розчини від сірчанокислотного розкривання алюмінієвого концен трата), які використовують при отриманні напівпродуктів титанових пигментів-метатитанової кислоти (див. Беленький Е.Ф., Рискин Е.В. Химия и технология пигментов. - Л.:Химия, 1974. – 656 с.). Приклад 1 500 мл суміші до складу якої входять в г/л титана (ІV)-84,3; титану (ІІІ) -2,6 ; заліза (II) - 41,8; кремнієвої кислоти -1,5; сірчаної кислоти -292,6 та стандартні зародки анатаза -1,2 кип'ятять 4 години, додають у суміш 0,3 г алюмінієвого порошку та залишають на 30 хвилин, далі промивають кип’ячим 10%-вим розчином сірчаної кислоти та сушать на повітрі. Отримують 80 г фо токаталізатора. До 0,2 г фотокаталізатора додають 200 мл води, яка містить 20х10-5М ді хлорпіколінової кислоти (ДХПК), дезінтегрують 30 сек та опромінюють видимим світлом протягом 4 години (лампа ДРЛ при інтенсивності світлового потоку 300 люм.). За різницею оптичних густин (lмах=280 нм) водних розчинів до і після опромінювання видимим світлом оцінюють ступінь фотодеструкції ДХПК, який є мірою активності фотокаталізатора. Вплив одержання та складу зразків фотокаталізаторів на ступінь фотодестр укції ДХПК та ОХБК (ортохлорбензойної кислоти) наведені у таблиці. Приклад 2 Фотокаталізатор отримували, як у прикладі 1 та використовували для розкладання 5х10-5М ортохлорбензойної кислоти (ОХБК lмах =240 нм). Результати наведені у таблиці. Приклади 3-14 Ілюстр ують вплив умов одержання та складу фотокаталізатора на його активність. Як можна побачити з таблиці, найбільший вплив на активність фотокаталізатора проявляється в утриманні іонів Fe3+. 2 Вплив умов одержання та складу зразків фотокаталізаторів на ступінь фотодеструкції діхлорпіколінової (ДХПК) та орто хлорбензойної (ОХБК) кислот Приклади Умови одержання Склад реакційної суміші, г дм -3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ti (III) Fe (II) H2SO4 H2SiO3 Al 84,3 62,7 60,0 84,3 60,0 62,7 63,7 29,0 105,7 107,7 60,0 60,0 60,0 60,0 2,6 1,6 2,5 2,6 2,5 1,6 1,8 0,6 5,0 5,0 7,5 2,5 2,5 0,7 41,8 40,5 40,0 41,8 40,0 40,5 58,3 28,0 91,6 98,6 40,0 40,0 40,0 40,0 292,6 236,5 297,1 292,6 297,1 236,5 321,9 113,8 479,0 388,4 297,1 297,1 297,1 297,1 1,5 1,1 1,0 1,5 0,01 1,1 1,1 0,5 10 1,5 1,0 5,0 1,0 0,5 0,30 0,10 0,20 Нема 0,30 0,15 0,10 0,10 0,30 0,30 0,20 0,20 0,5 0,2 Склад фотокаталізатора, мас.% Час, години 4 5 5 4 5 4 8 5 5 4 10 3 4 4 Вихід, % TiO2 SO3 H2O Fe (III) Al (III) Si (VI) Субстракт, який розкладається 95,0 94,6 87,1 95,1 87,1 96,8 65,1 66,6 94,4 96,8 97,8 82,1 86,3 84,0 79,7 79,2 83,0 79,7 82, 79,4 79,8 81,8 78,4 77,9 78,2 78,2 81,1 79,9 5,3 6,0 3,9 5,3 3,1 5,6 5,0 3,2 5,8 7,0 4,8 5,8 4,4 5,5 15,0 14,6 13,0 15,0 14,0 16,0 15,2 15,0 15,7 15,1 17,0 16,0 14,5 14,6 0,025 0,23 0,035 0,01 0,035 0,20 0,25 0,030 0,033 0,030 0,02 0,025 0,03 0,28 0,01 0,01 0,01 0,001 0,01 0,01 0,01 0,015 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,001 0,01 0,01 0,01 0,02 0,01 0,01 0,015 0,01 0,01 ДХПК ОХБК ДХПК ДХПК ДХПК ОХБК ОХБК ДХПК ДХПК ДХПК ДХПК ДХПК ДХПК ОХБК Ступінь розкладу субстракту, % ≥95 ≥95 ≥90 40 65 ≥95 90 90 80 75 80 90 80 60 33565 3 Ti (IV) Зародки TiO2 (анатаз) мас.% 1,0 0,5 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 33565 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4