EDTA水样光催化降解及重金属离子在线检测

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摘要本文以粉末法制备TiO2涂层的玻璃微流控芯片为光催化反应器，采用UV-LED点光源为紫外光源，实现了水样中EDTA的光催化降解。考察了光照强度、反应液流速和氧气流速、温度等因素对光催化降解效率的影响。得出在光照强度为120mW/cm2,反应液流速为300uL/h,氧气流速为850uL/h、温度为20℃条件下，水样中EDTA的光催化降解率效果最佳，水样中EDTA的降解率可达76%以上，并释放出金属离子。用铋膜修饰玻碳电极，采用三电极系统用差分脉冲溶出伏安法检测微量水样中的Pb、Cd、Zn重金属离子。首次实现了水样EDTA光催化降解及重金属离子在线检测的微分析系统的建立。完成一次分析的时间小于100min。47419

Abstract In this study, a photocatalytic micro reactor based on microfluidic chip coated with TiO2 film has been fabricated. The micro reactor had good performance of photocatalytic efficiency for degradation of organic matters such as EDTA with UV-LED as light source. The effects of light intensity, flow rate, flow rate of oxygen and other factors on the photo catalytic degradation efficiency have been studied. Under the condition of incident light intensity 120 m W/cm2, flow rate 300μL/h, oxygen rate 850μL/h, the photo catalytic degradation of EDTA in water samples was the best. The degradation of EDTA in water sample rate up to 76% and the metals were released. The electrochemical detection method of heavy metals have been studied using Bismuth film modified glassy carbon electrode to measure Pb, Cd, Zn in trace water samples by differential pulse stripping voltammetry. Thus a micro-analysis system of photo-catalytic degradation of organic matters and on line detection of heavy metal ion in water sample is established. The total analysis time for one measurement is less than 100min.

毕业论文关键词：微反应器；光催化降解； EDTA；重金属在线检测

Keyword: Microreactor； Photocatalitic Degradation； EDTA；

On-line detection of heavy metals

1.引言 4

2.实验内容 4

2.1仪器与试剂 4

2.2光催化微反应器的制备 5

2.2.1制作微流控芯片 5

2.2.2微流控芯片中TiO2涂层制备 5

2.3电极预处理 5

2.4差分脉冲溶出伏安法测定金属离子 5

2.5 EDTA水样中Zn2+、Cd2+、Pb2+的检测 6

3.结果讨论 7

3.1.铋膜电极的处理方式 7

3.2缓冲溶液pH值的选择 7

3.3标准曲线的绘制 8

3.4光催化微反应器中Zn2+、Pb2+、Cd2+金属离子的测定 9

3.5.光催化反应条件选择 11

3.5.1.温度 11

3.5.2.光照强度 12

3.5.3.反应液流速 12

3.5.4.氧气流速 13

3.5.5.最佳光催化条件下降解EDTA 14

4.结论 14

1.引言

半导体光催化是指用合适波长的光照射光催化剂，使其产生强氧化性，再与附着在其表面上的有机物发生光化学反应的氧化还原过程。对于半导体光催化特性的科学研究起始于1917年，而1972年Fujishima 和Honda[1]在一定条件下采用TiO2电极分解水的发现标志光催化新时代的开始。与常规反应相比，光催化反应采用半导体材料作为光催化剂，能够在常温常压下进行，利用太阳光作光源，节约能源，大大降低了反应成本。更主要的是，其操作简单，光催化活性高，光催化速率快，能够将几乎所有有机污染物降解为无毒的无机小分子及相应的无机离子，从而实现污水的治理。除了降解废水、废气以外，也有不少研究利用光催化技术为有机合成提供了一条捷径[2-3]。