介孔氧化钛晶须光催化降解发酵生产废水的研究_钱清华

StudyonthetreatmentofwastewaterfromfermentationproductionbyTiO2whiskerphotocatalysisQianQinghua1，2，ZhuGuiling2，QianShasha1，ZhangPing2，LuXiaohua1（1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China；2.LianyungangTechnicalCollege，Lianyungang222006，China）介孔氧化钛晶须光催化降解发酵生产废水的研究钱清华1，2，祝桂林2，钱沙沙1，张萍2，陆小华1（1.南京工业大学化学化工学院，江苏南京210009；2.连云港职业技术学院，江苏连云港222006）［摘要］以水合氧化钛和K2CO3为原料合成了具有微米级形貌、较高比表面积和均匀孔径的介孔锐钛矿型TiO2晶须，研究了在波长为365nm的紫外光下光催化降解初始COD为200mg/L的发酵生产废水的COD变化。结果表明，在光解30min后，废水COD降至85mg/L，达到再利用要求；当加入TiO2晶须质量浓度为0.5g/L时，光催化反应速度最大。［关键词］介孔TiO2晶须；光催化；发酵废水［中图分类号］X703.1［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2010）11-0041-05Abstract：AnataseTiO2whiskerhavingmicron-leveledappearance，comparativelyhighratioofsurfaceareaanduniformapertureshasbeensynthesizedbyusingTiO2·nH2OandK2CO3asrawmaterials.TheCODchangesofthewastewaterfromfermentationproductionarestudied，underUVirradiationofwavelength365nm，anditsinitialCODofphotocatalyticdegradationis200mg/L.Theresultsshowthataftertreatedbyphotolysisfor30min，theCODofthewastewaterdecreasesto85mg/L，meetingtherecyclerequirements.Whentheaddeddosageofcrystalwhiskeris0.5g/L，thephotocatalyticreactionspeedisthefastest.Keywords：mesoporousTiO2whisker；photocatalysis；fermentationwastewater柠檬酸、乙醇等广泛用于食品、化工、医药等领域，是迄今为止无可替代的精细化学品。目前，国内生产这些产品的主要方法是通过淀粉类物质发酵，由此产生了大量发酵生产废水。而废水问题是制约该行业发展且必须解决的首要问题。治理发酵生产废水所需的费用约占其生产成本的1/3，尤其是COD为150~250mg/L的废水，虽然可以经过好氧处理使废水回收利用或达到水排放标准（CODCr<100mg/L），但是需要的动力大，处理费用高。因此寻求一种高效、低成本的低COD废水处理方法对节约水资源至关重要，已成为研究者关注的热点之一〔1-6〕。光催化技术在废水处理方面具有高效清洁、氧化彻底、反应条件温和等优点。其中，TiO2光催化剂稳定性好（耐强酸碱、耐光腐蚀、不易失活）、活性高、价格低廉、无毒、能完全矿化有毒有机物〔7-8〕，特别是对低浓度有机污染物的彻底矿化有着显著的优势〔9-12〕。J.Ryu等〔9〕选择了8种商品TiO2，详细研究了它们对苯酚、有机酸、染料等19种有机物在水中的降解速率，发现每一种TiO2至少对一种有机物具有最高的催化降解活性。JunWang等〔11〕在研究用TiO2粉末对罗丹明B和酸性橙Ⅱ的光催化降解反应时发现，通过控制锐钛矿和金红石的比例，可实现TiO2粉末在可见光下具有较高的光催化活性，从而使其在废水处理方面具有较大的应用前景。K.Dai等〔12〕详细研究了La掺杂的介孔TiO2纳米颗粒光催化降解辛硫磷，发现用0.5g/L的La/TiO2降解20mg/L辛硫磷乳液4h，分解率几乎为100%。在所有TiO2催化剂中，以粒径为5～50nm的TiO2［基金项目］国家自然科学基金项目（20246002，20236010，20676062）；国家杰出青年科学基金项目（29925616）；江苏省高校科研成果产业化推进项目