半導體催化劑對酯類潤滑油的光降解研究.pdf

1、隨著潤滑油的廣泛使用和對環(huán)境的日益關注，人們越來越重視潤滑油對環(huán)境的污染問題。光催化氧化技術是近年來興起的一種污染治理技術，能將難降解有機污染物氧化、分解，在常溫常壓下反應，操作簡易，能耗低，所使用的催化劑TiO2無毒無害，穩(wěn)定性高，成本低，可回收利用，這門技術已引起越米越多的科研工作者的關注。 本文以銳鈦型納米TiO2為光催化劑，用1000W高壓汞燈為紫外光源光降解雙季戊四醇庚酸六酯(di-PEHECA)、三甲醇丙烷庚酸二酯

2、多元醇酯類潤滑油。實驗設計研究了不同納米TiO2量、H2O2濃度、光降解反應時間、pH值和有機溶劑對雙季戊四醇庚酸六酯(di-PEHECA)、三甲醇丙烷庚酸三酯光降解效率的影響，并研究了各因數(shù)影響下，兩類潤滑油的光降解動力學規(guī)律。主要研究結果如下： 雙季戊四醇庚酸六酯(di-PEHECA)和三甲醇丙烷庚酸三酯光降解研究結果表明：用異辛烷作有機溶劑，雙季戊四醇庚酸六酯、三甲醇丙烷庚酸三酯的紫外光譜峰形最好，可作為紫外分析測試的最

3、佳溶劑。銳鈦型納米TiO2對di-PEHECA和三甲醇丙烷庚酸三酯光催化降解效果顯著。在di-PEHECA濃度為50.2mg-mL-1、紫外光照時間為20min的反應條件下。對照的光降解率為36.1％，而納米TiO2用量為1.26g-L-1時光降解率為93.07％，較對照提高了約61％。在三甲醇丙烷庚酸三酯濃度為51.3mg-mL-1、紫外光照時間為20min反應條件下，對照的光降解率為48.9％，而當納米TiO2用量為1.24g-L-

4、1時，光降解率為95.8％，較對照提高約48％。酸度對兩類潤滑油的催化降解具有明顯影響。作用人小和方向與體系pH值具有密切關系。在di-PEttECA濃度為50.2mg-mL-1、紫外光照時間為20min，di-PEHECA在強酸性和中性條件下光降解效果好，其降解率為93.0％～98.0％：當pH值為3.5左右時，降解率為97.93％=pH值為7.0時，光降解率為96.67％。而在弱酸性和弱堿性條件下降解效果較差，降解率僅為85％-89

5、％。在三甲醇丙烷庚酸三酯濃度為51.3mg-mL-1、紫外光照時間為30min反應條件下，在酸性范圍內(nèi)光降解率較低，光降解率只有60％～70％。而在pH為7.5～8.0時，光降解效果最好，可以達到95.8％左右。因此，三甲醇丙烷庚酸三酯光降解最適宜的pH范圍為中性至弱堿性。H2O2能促進di-PEHECA和三甲醇丙烷庚酸三酯光降解。加入一定濃度的H2O2兩類潤滑油的光降解率均高于對照。對于di-PEHECA，當H2O2濃度低于2mol-

6、L-1時，對di-PEHECA光降解效率有一定程度增加，而H2O2在2mol-L-1～3mol-L-1濃度范圍則有一個突變，光降解率急劇上升。光降解的效率達到95.92％，和對照比較，其光降解率提高約23％。與對照相比，H2O2對三甲醇丙烷庚酸三酯光降解率影響幅度不大，當H2O2濃度為3mol-L-1降解率為92.07％，達到最高，其光降解率提高約9％。試驗濃度為51.3mg-mL-1三甲醇丙烷庚酸三酯和di-PEHECA濃度為50.2

7、mg-mL-1。隨光降解時間的變化規(guī)律研究結果表明：三甲醇丙烷庚酸三酯和di-PEHECA均隨光降解時間的增加，降解率不斷增加。在前20min內(nèi)，光降解效果顯著，光降解率隨時間幾乎呈直線上升，光降解20min時di-PEHECA和三甲醇丙烷庚酸三酯光降解率分別是75.26％和91.97％。光降解20min后，光降解率隨時間的延長而增加；對于di-PEHECA光降解率增加幅度較大，而對于三甲醇丙烷庚酸三酯的光降解率增加幅度不大。當光降解時

8、間為50min時，di-PEHECA和三甲醇丙烷庚酸三酯的光降解率分別高達90％和99％。有機溶劑對di-PEHECA和三甲醇丙烷庚酸三酯光降解效果影響顯著。對di-PEHECA，四種有機溶劑的光降解效果次序為：異辛烷＞丙酮＞無水乙醇＞二氯甲烷；而對三甲醇丙烷庚酸三酯，五種有機溶劑的光降解效果次序為：醇水溶液＞甲醇＞異辛烷＞二甲苯＞丙酮。因而，di-PEHECA光降解的最佳溶劑為異辛烷，三甲醇丙烷庚酸三酯光降解的最佳溶劑為醇水溶液。納米

9、TiO2量、pH值、H2O2濃度對雙季戊四醇庚酸六酯(di-PEHECA)光降解動力學變化影響的實驗結果表明：采用指數(shù)回歸擬合得到不同納米TiO2用量的動力學方程，其決定系數(shù)R2大于0.96。不同納米TiO2量對di-PEHECA光降解動力學過程遵循一級反應動力學規(guī)律。雙季戊四醇庚酸六酯(di-PEHECA)在酸性(pH=5.10)、中性(pH=7.02)和堿性(pH=9.02)條件下，光降解動力學符合一級反應動力學規(guī)律，擬合決定系數(shù)R

10、2大于0.975。pH對di-PEHECA的光降解動力學有明顯的影響。雙季戊四醇庚酸六酯在中性條件下的光降解速度最快。不同H2O2濃度對di-PEHECA光降解動力學也有明顯的影響，當H2O2濃度增加到1.96～2.61mol-L-1時，其半衰期與對照相比，縮短了5～6倍。這表明H2O2能加速di-PEHECA光降解。 納米TiO2量、pH值、H2O2濃度和不同的有機溶劑對三甲醇丙烷庚酸三酯光降解動力學影響的實驗結果表明：不同

11、納米TiO2用量對三甲醇丙烷庚酸三酯光降解符合一級動力學反應。納米TiO2用量從0.76g-L-1增加到2.99g-L-1，半衰期由128.4min縮短到10.4min，半衰期縮短12.8倍。不同H2O2濃度對三甲醇丙烷庚酸二酯的光降解動力學有明顯的影響。與對照相比，H2O2濃度在0.65～1.96 mol-L-1范圍，對三甲醇丙烷庚酸三酯的光降解有促進作用，速率常數(shù)均人于對照，半衰期比對照短。在酸性(pH=5.02)條件下，三甲醇丙烷