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铋酸钠的应用

发布日期:2018/10/25 11:35:44

背景及概述[1][2]

铋酸钠又称偏铋酸钠,土黄色或棕色无定形粉末; 不溶于冷水,在热水中分解。其悬浮液在酸性介质中是强氧化剂,可使Mn2+(Ⅱ)氧化为高锰酸根MnO-4:5NaBiO3+2Mn2++14H+=2MnO-4+5Bi3++5Na++7H2O用做分析试剂可测定钢铁中的锰等。在含三氧化二铋的浓氢氧化钠溶液中加入强氧化剂,如氯气、高锰酸钾等都可制得铋酸钠。将氢氧化铋Bi(OH)3悬于浓碱中,加入强氧化剂,如Cl2,KMnO4,K3〔Fe(CN)6〕等,都可得到NaBiO3

制备[4]

传统制备铋酸钠的方法,主要是溴水氧化法,但这种方法得到的铋酸钠的纯度较低。Kumada等报道了用离子交换方法改进铋酸盐的合成工艺,但这些合成方法需要几天的加热时间。

下面是一种新的方法:利用过氧化钠的强氧化性,在共热熔融的状态下将氧化铋氧化成为铋酸钠,本方法制备的,纯度和产率都比较高,装置简单,易于操作,是一种制备NaBiO3的较好方法。当Na2O 2与NaBiO3的质量比为1.6:1 时,两者的有效利用率比较高,产物的纯度和产率也较高,是本制备方法的适宜条件。

从图2可以看出:当Na2O2与NaBiO3的质量比为1.6:1 时,对在无CO2和H2O的干扰的环境条件下反应得到的样品进行测定,发现在该条件下,铋酸钠的纯度约为64%左右,产率约为72%左右,说明该条件是制备铋酸钠的适宜条件。

应用[2-3]

在光催化材料中,铋酸钠(NaBiO3)是一种新型有效的光催化剂, 首次由Kako等进行了报道。研究指出,与TiO2和BiVO4相比,NaBiO3属于钙钛矿型金属氧化物,具有独特的化学结构与性质, 被广泛应用于催化合成、 应用化工等各领域,能在水相中有效降解多环芳烃类和多种有机染料污染物。目前在 DBD废水处理系统中引入NaBiO3催化剂研究较少, 铋基催化剂能否提高DBD降解有机物的效率有待探索。

(1)武海霞等人建立了铋酸钠协同DBD催化处理苯胺废水体系, 实验结果证明催化系统中苯胺和TOC的去除率均高于单独DBD低温等离子体处理系统。

(2) 柱-板式电极放电的光谱为典型的空气放电光谱特性, 放电过程中辐射出了紫外光(1~400nm) 和可见光(390~780nm),300~450nm之间出现高强度谱线,为光催化反应提供了光源。

(3) 反应4~8min,NaBiO3协同作用明显, 反应至10min时, 苯胺的降解以NTP为主。投加量为0.2g/L时溶液的100mg/L和25mg/L的苯胺溶液TOC去除率最高, 比单独DBD低温等离子体体系提高14.11%和19.59%。酸性条件下,H+与溶解性活性氧发生反应转化为氧化性低的HO2等, 使得苯胺去除率较碱性和中性条件下低。

(4)NaBiO3协同DBD处理有机物的作用机理包括: 固体催化剂可以起到活性粒子和有机物富集器的作用;NaBiO3与放电过程中的紫外可见光产生光催化;高能电子作用于催化剂表面产生类似光催化的羟基自由基。大约有10%的染料在生产使用过程中进入水体环境,不仅会造成强烈的视觉污染,严重地影响水生生物与微生物生长,并且对人体健康产生潜在威胁。传统的吸附、 絮凝及生物氧化等方法对染料废水的处理往往不能达到令人满意的效果。

随着科技的发展进步,可见光催化技术因其独有的绿色低成本优势在众多的新型水处理技术中开始崭露头角。其中, 铋酸钠属于钙钛矿型金属氧化物, 具有独特的化学结构与性质,被广泛应用于催化合成、应用化工等各领域。

最近研究发现,作为一种可见光响应的催化材料,它能在水相中有效降解多环芳烃类、 苯酚类与多种有机染料污染物,在利用可见光能治理水体有机污染方面也展现了良好的应用潜力。在相同的反应条件下,铋酸钠对三苯甲烷类染料孔雀石绿( MG)染料溶液的可见光催化降解活性比 TiO2 和Bi2 WO6 要高。重复实验中铋酸钠光催化稳定性高,反应前后晶格结构变化很小。MG 降解时UV/VIS吸收强度连续降低,最大吸收波长蓝移。GC/MS 与LC/MS /MS 分别发现8种小分子产物与4类MG 脱甲基产物,表明铋酸钠可见光催化降解MG主要通过破坏生色团与脱甲基的方式进行。铋酸钠投加量越大(<3 g·L-1) 、MG 初始浓度越小,染料溶液脱色速率越快。

主要参考资料

[1] 中国中学教学百科全书·化学卷

[2]武海霞,殷宝剑,方志,徐炎华.铋酸钠催化大气压介质阻挡放电降解苯胺[J].强激光与粒子束,2017,29(05):152-158.

[4]周云.过氧化钠共热制备铋酸钠初探[J].安康学院学报,2008(04):81-82.

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