[发明专利]一种模拟太阳光光电催化测定废水COD的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境检测技术领域，尤其是涉及一种能够模拟太阳光光电催化快速测定废水COD的方法。

背景技术

化学需氧量(COD)作为衡量水体有机物相当含量的指标，是水体污染指数最重要的指标之一，对于污水的治理及水体的质量评价有着重要意义。目前，COD的测定方法主要有重铬酸钾氧化法(COD_Cr)、高锰酸钾指数法(COD_Mn)、库伦法和分光光度法。这些方法存在分析时间长、操作过程繁琐；对操作者实验技能要求较高，增加了错误发生的几率；反应过程消耗大量浓硫酸、昂贵的硫酸银、以及毒性较大的硫酸汞，成本高且二次污染严重等问题。

为了解决这些问题，近年来出现了很多COD测定的新方法，如中国发明专利(200910048220.0)“玻璃基TiO₂纳米管阵列化学需氧量传感器的制备方法”，在导电玻璃上通过磁控溅射仪溅射一层金属钛薄膜，再通过阳极氧化构筑TiO₂-NTs阵列，获得了COD传感器，该传感器机械稳定性高、寿命长、适合双侧光照、光电催化性能高，有利于实现水溶液体系中COD快速、准确的测定；中国发明专利(200510026208.1)“纳米管阵列化学需氧量传感器的制备方法及其应用”，该方法在钛板上构筑了长300～700nm、管径20～90nm的TiO₂纳米管阵列薄膜，得到COD传感器，该传感器制作工艺简单、稳定性高、导电性好，特别适用于水质分析中光电催化法测定水体中的COD值。这两种方法虽然都能通过光电催化实现对COD的有效测定，但其利用的光波长在紫外区域，无法充分利用太阳光中的可见光部分，光电催化的效率有待提高。另一方面，由于只能利用紫外光部分，在实际检测COD的过程中，必须携带氙灯紫外光源和商用稳压器。这些仪器一般体积较大、笨重、大功率。此外，将氙灯紫外光源应用于传感检测也有很多其他缺点，如成本高(氙灯和高电压发生装置昂贵)、寿命短、需要空气流通和干燥的环境等。这些条件都增加了检测的复杂性。因此，有研究报道了使用紫外光发射二极管代替氙灯，减少了紫外灯源带来的不便。显然，最便捷的方式是不使用灯源直接利用太阳光诱导光电催化检测COD。然而，这在以往的研究中尚未见报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测速度快、无二次污染、能够模拟太阳光光电催化快速测定废水COD的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模拟太阳光光电催化测定废水COD的方法，其特征在于，以C-N/TiO₂-NTs电极为光阳极，由于C、N掺杂使其光谱响应范围红移至可见光区，能够在模拟太阳光照射条件下光电催化快速测定废水的COD值，不仅提高了太阳光的利用率，而且避免了传统光催化必须携带紫外氙灯和商用稳压器的问题。

一种模拟太阳光光电催化测定废水COD的方法，其特征在于，以C-N/TiO₂-NTs电极为光阳极，铂片作为对电极，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，以0.1mol·L^-1Na₂SO₄作为电解质，在阳极上施加0.1～1V偏压，同时以模拟太阳光为光源照射到光阳极上，然后向反应池中加入标准COD溶液，标准COD溶液在阳极上被模拟太阳光光电催化氧化产生电流信号，加入的标准COD溶液与空白溶液的电流差即为响应电流。

所述的光电极对COD的检测范围为0.4～440mg/L，检测限为0.1mg/L。

所述的C-N/TiO₂-NTs电极采用以下方法制备：

(1)Ti基表面直立有序TiO₂-NTs的生长及还原

采用阳极氧化法在钛板表面构筑直立有序的TiO₂-NTs，然后以0.5～2mol·L^-1的NH₄Cl溶液为电解液，控制温度为10～30℃，在-2～-1V的电位下将TiO₂-NTs还原1～5s；

(2)C-N/TiO₂-NTs电极的制备