可见光光催化氧化是一种绿色高效的高级氧化技术,是污染控制技术和样品分析前处理研究的热点和前沿领域,具有效率高、能耗低、操作简便、反应条件温和、适用范围广及可减少二次污染等突出特点。纳米Ti02具有比表面积大、无毒、成本低和使用寿命长等优点,在光催化降解领域应用前景广阔。但纳米Ti02的实际应用受限于:表面呈强极性,粒子表面能高,在水及有机介质中易团聚,有效作用面积下降;有机污染物在纳米Ti02表层覆盖率低,影响纳米Ti02对有机污染物的吸附和光降解性能;光响应范围限于紫外波段,难以有效利用太阳光;因此必须对Ti02进行改性。芳香族污染物(如酸性紫43、甲基紫、对硝基苯酚)引起的环境问题已成为21世纪影响人类生存与健康的重大问题。这类污染物毒性大、难降解,在低浓度情况下也可对动物和人类产生“三致”效应(致癌、致畸、致突变)和环境激素效应,已被我国、USEPA列为优先控制污染物;由于其结构稳定、毒性大,用现有的污染控制技术(如生物技术、物理化学方法)难以处理达标。绿色、高效、经济、便捷地处理芳香族污染物废水是污染控制化学,特别是环境光化学的研究热点。化学需氧量(COD)是评价水体污染程度的重要指标之一。目前,COD的测定一般采用国家标准方法——重铬酸钾法。该法测定结果准确,可靠,重现性好,但操作繁琐、费时(2-4h)、成本高(使用价格昂贵的Ag2S04),存在安全隐患(使用腐蚀性浓H2SO4)和环境污染问题(产生铬、汞污染)。因此,研发绿色、快捷、精确、成本适宜、适用范围广的COD检测新方法仍然是一个挑战。通过本论文的研究,得出以下结论:(1)探讨纳米二氧化钛粒径(5-10,25,40,60,100 nm)对酸性紫43吸附动力学与热力学行为的影响。假二级动力学方程与准一级方程和Elovich方程相比,更能描述其吸附过程,吸附速率由膜扩散和内扩散共同控制。纳米Ti02对酸性紫43溶液的吸附符合Langmuir等温吸附方程;参数AH>0说明吸附是吸热过程;△H<40 kJ/mol表明吸附过程为物理吸附;吉布斯自由能AG<0,且受温度影响不大,说明其吸附是自发过程。(2)课题组首次通过5-磺基水杨酸化学吸附法表面修饰纳米Ti02,实现对纳米Ti02晶体结构的调控,为晶型调控提供新思路、新方法。经表面修饰,纳米Ti02晶型由锐钛型转化为板钛型,比表面积和孔容增大,平均孔径减小,对可见光的吸收延长到600nm,分散性增强。用改性前后的催化剂对污染物进行吸附和光催化降解,对硝基苯酚的吸附率由20.4%提高至34.4%(即1.69倍),光降解率由39.7%增至91.7%(即2.31倍);甲基紫的吸附率由34.1%提高至74.9%(即2.19倍),光降解率由66.2%增至98.2%(即 1.48 倍)。(3)在最佳条件下,使用24.82μg/mg的5-磺基水杨酸表面修饰的纳米TiO2进行光催化反应,以标准COD值与KMnO4的浓度变化值绘制校准曲线,其线性范围为0.3-400 mg/L。新方法克服了直接用二氧化钛测定COD存在的缺陷,即紫外线光源依赖性、氧化率低、线性范围窄(2-12mg/L,50-300mg/L);直接用于饮用水(自来水)、天然水体(九龙江漳州段)、工业废水(染料)、生活废水(漳州西城区污水处理厂进水)、养殖废水(猪粪水)等5类水样中COD的测定,所得数据与K2Cr207法测定结果相符,回收率为95.5%-103.9%,RSD 均小于 3.5%。