光催化氧化处理有机废水_胡将军

第一作者:胡将军,男,36岁。工学硕士,毕业于清华大学环境工程系。副教授,已发表论文20篇。光催化氧化处理有机废水胡将军周荣迁刘慧龙邓德明(武汉水利电力大学,武汉430072)摘要介绍了光催化氧化法的原理,对光催化氧化法处理有机废水的可行性进行了试验,探讨了COD随反应时间的变化规律及催化剂用量、温度、浓度的影响。试验表明,光催化氧化可降解象洗涤剂这样难降解的有机物,反应120minCOD去除率可达50%以上。关键词光催化氧化有机废水CODTreatmentoforganicwastewaterbyultravioletphotocatalyticoxidationprocessHuJiangjun,ZhouRongqian,LiuHuilongetal.WuhanUniversityofHydraulicandElectricEngineering,Wuhan430072Abstract:Asawastewatertreatmenttechnique,theprinciplesofultravioletphotocatalyticoxidationprocesswaspresented.Thefeasibilityoforganicwastewatertreatment,thechangeregularityofCODwithtimeandtheinfluencesofphotocatalyst,temperatureandconcentrationweretested.Theresultsindicatedthatthisprocesscouldtreatsomeorganicwastewaters,suchasdetergentwastewater,whichweredifficulttobedegraded,andtheCODremovalefficiencycouldreach50%.Keywords:UltravioletphotocatalyticoxidationprocessOrganicwastewaterCOD光催化氧化法是一种新型的水污染治理技术,利用紫外光照射半导体催化剂(如TiO2),在水中产生氧化能力很强的羟基自由基氧化水中污染物,使其经过一系列中间过程,最终生成CO2、H2O和其他无机离子。这种技术对难降解的人工合成有机物都有较高的处理效果,是一种具有开发潜力的水污染处理技术。1基本原理1.1光催化剂硫族氧化物如TiO2、ZnO等半导体材料,在受光的照射下价带电子会被激发到导带,从而产生具有很强反应活性的电子-空穴对。TiO2+hγ→e-+h+这些电子-空穴对迁移到表面后,可以参与氧化还原反应,加快反应速度。1.2光催化反应过程光催化过程的关键步骤是抑制电子-空穴的复合。吸附在TiO2表面的O2可以通过捕获电子,形成过氧离子而阻止电子与空穴的复合。O2+e-→O-2过氧离子及过氧化氢将产生羟基自由基:H2O2→2OH·H2O2+O-2→OH·+OH-+O2H2O2+e-→OH·+OH-1.3有机污染物的光催化氧化光催化氧化降解与有机物的种类有关。烃类物质在光催化氧化过程中,逐渐氧化成相应的醇、醛、羟酸等中间产物,最后分解成低级烃、H2和CO2。如最难降解的十六烷,其降解反应式如下:C16H34+H2O+OH·→CO2+H2卤代有机物是水中主要的污染物,毒性大,分布范围广,一般的处理方法难以降解。采用光催化氧化,大部分卤代物可以完全降解生成HCl和CO2。CnHmO2Cly+O2+OH·→CO2+HCl+H2O2试验方法2.1试验装置试验装置如图1所示。采用ZSZ—30W型低压阴极汞紫外灯,长度约900mm,直径19mm,主波长为253.7nm,反应器由塑料制成,为500mm×200mm×300mm的矩形槽,紫外灯安置在反应器的上方。2.2试验方法将含有有机污染物(主要是难降解的油脂、洗涤剂)的废水置于反应器中,加入一定量的催化剂·31·胡将军光催化氧化处理有机废水DOI:10.15985/j.cnki.1001-3865.2000.01.013图1试验装置示意图(TiO2),用紫外灯照射。每隔一定时间采样分析,考察废水中有机物浓度的变化。为了保证反应中氧的要求,试验采用YULE88—B型小型曝气器充氧。3试验结果分析3.1不同有机废水COD浓度的变化在相同条件下对不同水样进行试验,部分试验结果如表1所示。表1光催化氧化处理不同有机废水COD的去除率%水样反应时间(min)306090120150180AⅠ27.633.546.249.452.454.0AⅡ29.235.243.046.549.852.3BⅠ25.831.640.748.150.653.7将数据按光照时间和COD去除率作图,得图2