液相TiO2光催化降解邻苯二甲酸二甲酯动力学模型和初始降解路径研究

摘要

TiO2光催化氧化作为一种高级氧化技术(AOT)，受到国内外研究人员的广泛关注。尽管光催化技术有很大进展，但是光催化动力学仍有待进一步研究。目前常用Langmuir-Hinshelwood模型描述光催化过程。本研究采用悬浮态TiO2降解内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲脂(DMP)，考察其在不同光强、有机物初始浓度下的降解效果。为进一步从理论上解释光强、有机物初始浓度对反应速率的影响，采用稳态理论，涉及光子激发、载流子复合、有机物降解等基元反应，推导出新的反应动力学模型。rn 此动力学模型从公式表达上类似L-H模型，指出1/kr和Ks在一定光强范围内随光强平方根的倒数成正比例关系，并且与实验结果较好的吻合。另外对DMP降解机理进行了研究，用GC-MS确定反应过程中的中间产物，提出DMP光催化初始降解路线。光催化过程中生成的·OH首先攻击DMP分子上的苯环，导致在苯环上生成羟基，4-DMHP是主要的中间产物。同时用Gaussian进行计算模拟前线电子密度(FED2)，证明DMP分子中C2上分布的前线电子密度最大，是诱发降解系列反应的起点，此结论与实验结果是一致的。