染料廢水是一類較難處理的工業廢水。由于芳香環染料和蒽醌染料等還原性染料廢水具有色度大､成分復雜､可生化性差等特點，給廢水處理工藝設計､運行管理和處理難度等增加了許多困難[1，2]。在染料的生產以及使用過程中，約有10% ~20%的染料被釋放到自然水體中，給生態環境和人類健康帶來極大危害[3]。因此，如何有效地降解染料廢水已成為環境科學研究的熱點問題。目前，染料廢水的處理方法主要有物理法(吸附法和膜分離法)和化學法(氧化法､絮凝法)兩大類。化學法中的光催化氧化法是利用H2O2､O3 或一定量的光催化材料(如TiO2)作為催化氧化劑，通過一定能量的光照射，產生高濃度的羥基自由基來氧化廢水中的染料[2]。目前國內外對光催化降解染料的研究主要集中在TiO2 或其改性材料上，其他材料的報道相對少，尤其是關于SiO2 光催化性的報道更少。傳統的SiO2 由于其8.8eV的禁帶寬度而被認為是光惰性材料，但納米SiO2 中存在多種具有強紫外吸收的光活性缺陷中心，并且從紫外到可見光區域具有發光效應，使其在光學領域具有良好的使用性能[4，5]。但關于SiO2 光催化活性的研究主要集中在SiO2 晶格內引入金屬離子的材料上，對純SiO2 催化活性的研究極少。Yoshida等[6]報道，介孔狀SiO2 在光照SiO2 在紫外光的照射下對甲基紅染料有明顯的光催化降解作用[7]。又如，載鈦中孔SiO2 對廢水中2，4，6-三氯苯酚的光催化降解性能高于純的TiO2，表明SiO2 具有助光催化性和開發潛力[8]。因此，SiO2 的光催化性有待于進一步研究。目前，納米SiO2 的合成大多用TEOS(硅酸四乙酯)的水解，成本相對高。而被稱為硅酸植物的水稻的稻殼內含15%左右的SiO2，是制備附加值高的含硅材料的廉價原料[9，10]。我國水稻產量占世界稻谷總產量的約1/3左右[11]。大量的稻殼堆放在路邊或進行露天焚燒，帶來了一系列環境問題。如果用適當的方法對稻殼進行資源化處理，不僅解決環境污染問題，也解決資源循環利用問題。由于介孔狀SiO2 具有比表面積大､壁厚､穩定性高､含有大量的孔道結構等優點，在催化､藥物輸送及控制釋放､基因轉染､重金屬離子及生物分子檢測等方面有著廣泛的應用[12，13]。因此，本文以固體廢棄物的稻殼為原料制備孔介狀SiO2，再研究孔介狀SiO2 在模擬太陽光燈照射下對染料代表亞甲基藍的降解性，明確介孔狀SiO2 的光催化性的基礎上，探討對亞甲基藍催化降解的影響因素(如投藥量､pH等)及其可用性。

　　1 材料與方法

　　本實驗選用的是產自內蒙古通遼產的稻殼。首先用自來水沖洗稻殼，去除其表面的灰土等雜質，然后再用去離子水洗3遍，在105℃的干燥箱里烘4h后，用粉碎器粉碎成粉末狀備用。

　　1.1 儀器與試劑

　　儀器:抽濾裝置､紫外-可見分光光度計(UT-1901)､分析天平､循環水式真空泵(SHZ-D(III))､模擬太陽光燈(OSRAM ULTRA-VLTALUX300W)､多頭加熱磁力攪拌器(HJ-6)､數字式酸度計(STARTER-3C)､5mL醫用注射器､0.45μm濾膜､101型電熱鼓風干燥箱等。

　　試劑:十六烷基三甲基溴化銨(以下簡稱CTAB)，亞甲基藍，氫氧化鈉，以上試劑均為分析純。

　　1.2 方 法

　　1.2.1 溶液的配制

　　(1)5%NaOH溶液:稱取固體NaOH12.5g溶解，定容到250mL;(2)0.05mol/LCTAB溶液:稱取CTAB固體9.109g溶解，定容到500mL;(3)40mg/L的亞甲基藍溶液:稱取亞甲基藍固體0.04g溶解，定容到1000mL。

　　1.2.2 稻殼的消解及二氧化硅的制備

　　稱取10g稻殼粉末倒入聚四氟乙烯燒杯中，加入500mL濃度為5%的NaOH溶液，在50℃的水浴鍋上加熱8h。待溶液冷卻后，用真空過濾裝置分離濾液和濾渣。取100mL濾液使其pH調至6.5，在不斷攪拌的條件下加入20mL濃度為0.05mol/LCTAB溶液，繼續攪拌5h。等反應結束后用0.45μm的濾膜過濾得到濾渣。用超純水洗滌濾渣3次，在800℃馬弗爐中煅燒4h。

　　1.2.3 二氧化硅的表征

　　為確定沉淀成分，利用KBr壓片法，在紅外光譜儀(BRUKER TENSOR27，FT-IR)上對所得濾渣進行了分析。測定波數范圍為400~4000cm-1。同時利用粉末X射線衍射儀(RigakuRINT2100)對樣品進行了分析。發射源為CuKα線(40kV，20mA)。

　　1.2.4 二氧化硅對亞甲基藍的光催化降解

　　分別將50mL濃度為40mg/L的亞甲基藍溶液置于3個燒杯中。其中兩個燒杯中加入相同量(100mg)的SiO2，第3個不加SiO2 作為空白溶液。測定加SiO2 前后的pH，在常溫､避光條件下攪拌2h，使亞甲基藍在SiO2 上達到吸附平衡。用模擬太陽光燈照射其中一個加SiO2 的溶液和不加硅的溶液，另一個加SiO2 的溶液置于暗處做對照樣(見圖1)。把達到吸附平衡的時間作為光催化反應的起始時間，每隔1h分別取3種溶液，用0.45μm濾膜過濾得到濾液，用紫外-可見分光光度計測濾液在λ=664nm處的吸光度。為明確介孔狀SiO2 對亞甲基藍的光催化降解性，對加入SiO2 并光照的濾液進行了全波段掃描測定。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

　　1.2.5 不同因素對二氧化硅光催化降解亞甲基藍的影響

　　以濃度為40mg/L的亞甲基藍溶液為目標溶液，分別研究了SiO2 投加量和溶液pH對SiO2 光催化降解的影響。向溶液中分別加入不同量的(20~300mg)SiO2，避光條件下攪拌2h達到吸附平衡。在模擬太陽光燈的照射下繼續攪拌溶液，利用分光光度法研究對光催化降解的影響。改變不同的pH，用同樣的方法研究不同條件對SiO2 光催化降解亞甲基藍的影響。
詳情請下載：稻殼制備介孔狀二氧化硅的光催化性