TNT 和有机染料废水的光催化氧化动力学特性

TNT和有机染料废水的光催化氧化动力学特性张东翔1,张凌云1,黎汉生1,TarasovVV2(1.北京理工大学化工与环境学院,北京100081;2.俄罗斯门捷列夫化工大学,莫斯科125190)摘要:利用光催化氧化技术能有效处理各类有机废水,具有高效、低选择性和不产生二次污染的特点,探讨了循环式浆态光催化反应器中有机染料和TNT模拟生产废水的光催化氧化特性以及光催化氧化动力学。基于羟基自由基生成、扩散以及羟基自由基与污染物分子的反应,建立了相应的光催化氧化动力学模型。结果表明,采用光催化氧化技术去除有机染料和TNT效果明显。光照时间为6h时,在一定的初始TNT浓度下,模拟红水中TNT去除率达90%以上。对不同染料和TNT不同初始浓度下的光催化氧化反应动力学研究表明,此过程符合拟一级动力学。所提出的光催化氧化动力学模型能够很好地描述有机染料和TNT的光催化氧化过程。关键词:物理化学;TNT;有机染料;光催化氧化;动力学;废水中图分类号:TQ564;X788文献标识码:A文章编号:100727812(2005)0420005204PhotocatalyticOxidationKineticsofWasteWaterwithTNTandOrganicDyesZHANGDong2xiang1,ZHANGLing2yun1,LIHan2sheng1,TarasovVV2(1.SchoolofChemicalEngineeringandtheEnvironment,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China;2.DepartmentofIndustrialEcology,D.I.MendeleevUniversityofChemicalTechnologyofRussia,Moscow125190,Russia)Abstract:TheperformanceandkineticsofdecompositionofTNTandorganicdyesinindustrialwastewaterincirculatingslurryphotocatalyticreactorsbyemployingthephotocatalyticoxidationisinvestigated.Basedontheformationanddiffusionofhydroxylradicals,andtheirreactionwithorganicdyesorTNTmolecules,thekineticsmodelforphotocatalyticoxidationofTNTandorganicdyeisestablished.TheresultsshowthatorganicdyesandTNTcanbeeffectivelydecomposedbythephotocatalyticoxidation.RemovalpercentageofTNTwithdifferentinitialconcentrationscanreachabove90%at6hours.TheresultsforkineticsofthephotocatalyticoxidationofTNTwithdifferentinitialconcentrationsanddifferentorganicdyesshowthatthephotocatalyticdegradationratefollowspseudo2firstorderkineticmodel.ThephotocatalyticoxidationofTNTandorganicdyescanalsobedescribedbythekineticsmodelproposed.Keywords:physicalchemistry;TNT;organicdye;photocatalyticoxidation;kinetics;wastewater引言有机染料等含氮有机废水是较常见的工业废水,目前处理此类废水常采用活性炭吸附等物理化学技术、生化法和氧化法。但物化法存在工艺流程复杂、费用昂贵、吸附剂再生困难、降解不彻底、容易产生二次污染等不足[1],常规生物法难以实现对该类废水的彻底治理。对于TNT生产中产生的红水常用焚烧法处理,通过筛选高效菌种降解TNT的效果不稳定,生产周期长[2]。而臭氧(O3)和过氧化氢(H2O2)等氧化法对TNT的去除效率不高,易生成毒性更大的中间产物[3],因此,不宜使用一般的氧化法处理TNT废水。由于TNT和有机染料废水可生化性极差,近年来,光催化氧化降解水体中有机污染物的研究已成为环境科学与工程领域的一个热点。大量的实验研究结果表明,光催化氧化技术可以有