光催化氧化饮用水深度处理研究

@12囱lL，杷，友，理中国给水排水1992Vo1．8No．2光催化氧化饮用水深度处理研究①J(同济大学)2摘要CAz-氧化镘为催化剂，研究饮用水中常见的9种有机优先污染物在蒸馏水及自来水中光催化氧化的作用。考察j自来水中杂质对有机优先污染物光催化氧化效果的影响。论文还对几种国产锐镘型=氧化镘的催化活性．进行7筛选比较。一、前言水源的普遍污染及常规承处理方法的局限，使得饮水水质恶化，而现行的、得到普遍采用的饮用水深度处理方法，又存在着不足之处。开发新的处理技术去除水中的有机污染物+特别是致癌的优先污染物，已成为当前的迫切任务。近年来国外一些研究报道表明，光催化氧化法对水中有机污染物有很好的去除效果，一般经持续反应可达到完全矿化。然而，仅局限于基本方法的研究，试验多在去离子蒸馏水溶液中进行，对实际应用中可能存在的问题未作探讨，已经考察的有机优先污染物的种类也十分有限，现今光催化氧化法仍处在研究阶段。本文研究了三氰甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、六氯苯及六六六的4种异构体a、B、Y、6共9种优先污染物，在低浓度下的光催化氧化效果及自来水中各种杂质对优先污染物光催化氧化效果的影响。二、试验方法及材料试验在一个容积3L的间歇反应器中进行。使用GGZ]25W直管型高压汞灯为光源。高压汞灯置于硼硅酸盐玻璃冷却套管内。冷却套管固定在反应器中央，套管的夹层中通有冷却水。调节冷却水流量，可使处理过程中反应器内溶3．由于采用了厌氧预处理、生物强化和控制较长污泥龄等措施，系统对COD去除效果稳定，且能耐受较大的COD负荷冲击。4．硝化反应是整个系统的关键A—A／O系统可以耐受短期的高浓度NHa—N冲击，但长时间超负荷运行将导致硝化系统失稳。5．本系统在原水C／N比倒相对偏低情况下仍可取得较好的TN去除率。6．新系统操作运行方便，废水处理成本显著降低，每吨废水操作成本从4．14元降至1．67元左右。①车项目受到高等学校博士学科点专项科研基金资助参考文献】_宝锕焦化废水A_Ao法综合治理试验研究研究报告，j990年2．文一渡“降低焦化废术COD．氨氮生物处理新工艺清华大学碗士学位论文．1989年3Yu．m．(】啪PA0AetivatedSludBeTfeatm~t0fCe-plantw栅．Proceedingsofth~40thtndustrialw[istewfltc,rc0Ⅱfe瑚。e．][：hJ／l：iU~University(1985)d．Bridle．TR-a1．BiolugicalNitrogcno3rlfG-olofColl~e-pLsntWastewaterPM．Wat．T睇1980．12．Jo~'onta．PP667—680．5waltreJ．weBr~cta1．ToxicSu~taneeRemovalAct-watedSludgeandPACJreatmentSyst=msEP^／S2—88／045．June．1986．维普资讯http://www.cqvip.com1992v叫．8No．2中国给水排水液温度保持恒定。用电磁搅拌器使催化剂保持均匀悬浮。反应器上装有活塞，可随时取样分析。试验采用国产锐钛型二氧化钛为催化剂。催化剂的性能规格见表1。试验使用的主要试剂均为分析纯或化学纯。试验用T的型号规格裹1锐钛型比表面积型号规格生产厂含量()(m／B)②CPl①化学纯9608～1．4上海钍白粉厂cP2①化学纯98／沈阳市试剂--厂cP3①化学纯89／台山化工厂B101涂料钛白987～9．3上海钍白粉广A一330化纤钍白i上海东升钍白粉r注为便于叙述，笔者对三种化学纯产品们自行犏号④B、E、氮吸附法敢据．由生产厂提供直接采用气相色谱，不经固液分离测定三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯含量。测试仪器为SP2308气相色谱仪，Ni电子捕获检测器。固定相GDX一103六氯苯、六六六水样先用石油醚萃取浓缩，再离心分离萃取液中步量TiO，而后用同一色谱仪测定固定液及担体为5XOV一17+ChromsorbAWA60～80目。三、结果与分析1．催化剂筛选及投加量在去离子蒸馏水中，以三氯甲烷为底物，对表1中各催化剂进行筛选比较，结果如图1所示，各曲线的初始段坡度，反映了相应条件下的光催化反应速率。化学纯TIOz的催化活性不如颜料钛自。用作水性颜料的两种工业钛自，不但颗粒细，在水中的分教性也好。而CP1和CP2在去离子水中不能分散，聚结成絮粒，停止搅拌立即下沉。两种颜料钛自的比表面积比试剂型TiO高得多，因而其催化活性较高。CP3在蒸馏水中能分教，它在水中的比表面积大于CP1和CP2，但它的催化活性最差。催化剂的活性受颗粒表面杂质含量的影响，颗粒表面的某些杂质不但占据表面的活性位，还会通过影响电子和空穴的有效分离或减少催化荆对入射光的吸收，降低催