纳米二氧化钛光催化降解造纸废水的试验研究_全玉莲

纳米二氧化钛光催化降解造纸废水的试验研究*全玉莲姚淑霞董亚荣宋杨(中国环境管理干部学院，河北秦皇岛066004)摘要:以廉价的无机盐四氯化钛为原料，采用溶胶－凝胶法制备出纳米TiO2粉末作为光催化剂，在高压汞灯的光源照射下对河北省某造纸厂废水进行了光催化降解。考察了TiO2光催化剂的热处理温度、用量、pH值、反应时间等因素对废水COD降解率的影响。研究表明:经460℃热处理1h的TiO2光催化效果较好，在COD浓度300mg/L，溶液的初始pH值为3.0、光催化剂用量1.0g/L、反应时间7h条件下，COD去除率可达76.0%。经深度处理的造纸废水，可实现达标排放。关键词:纳米二氧化钛;造纸废水;光催化降解EXPERIMENTALSTUDYONTHEPHOTOCATALYTICDEGRADATIONOFPAPER-MAKINGWASTEWATERBYNANOMETERTiO2QuanYulianYaoShuxiaDongYarongSongYang(EnvironmentalManagementCollegeofChina，Qinhuangdao066004，China)Abstract:Titaniumdioxidenanoparticleswerepreparedfromthecheapinorganicsaltbythesol-gelmethodandusedinthephotocatalyticdegradationofthewastewaterfromapapermakingplantinHebeiProvince.TheremovalofCODunderdifferentdosage，heat-treatedtemperatureofTiO2，thepHvalueandUVradiationtimewasinvestigatedforthetreatmentofthewastewater.TheexperimentresultsshowedthatTiO2heat-treatedfor1hat460℃hadbetterphotocatalyticeffect.TheremovalrateofCODreached76%forthepaper-makingwastewaterwithCOD300mg/L，whiletheamountofTiO2nanoparticleswas1.0g/L，solutionpHwas3.0andthetimeofreactionwas7h.Afteradvancedtreatmentonthewastewaterfrompapermakingplantthedischargecanmeetthenationalstandard.Keywords:titaniumdioxidenanoparticle;papermakingwastewater;photocatalyticdegradation*河北省科学技术研究与发展计划项目(10276725);秦皇岛市科学技术研究与发展计划项目(201001A175);中国环境管理干部学院科研基金项目(20090017)。造纸工业是国民经济的重要支柱产业之一。目前我国有大中小型造纸厂万余家，年排放废水量占全国废水总排放量的10%［1］。造纸废水中主要含有半纤维素、木质素、油墨、染料等污染物，处理难度大。因此，对造纸废水的处理方法进行深入研究非常重要。纳米TiO2光催化技术能够使废水中许多难降解有机污染物降解为CO2、H2O和无毒的氧化物，且具有反应条件温和、矿化程度高、操作简易、能耗低等［2，3］优点，是近年来环境污染治理领域的研究热点。本研究利用纳米TiO2作光催化剂深度处理再生纸制浆废水，以达到GB3544—2008《纸浆造纸工业水污染物排放标准》，实现达标排放。1TiO2的制备与表征1.1TiO2粉末的制备方法取500mL0℃纯水倒入锥形瓶中，在剧烈搅拌下，用滴液漏斗向锥形瓶中滴加2mL四氯化钛。10min后可得TiO2水溶胶，继续搅拌30min。将TiO2水溶胶装入透析袋中，用二次水透析至pH=2.5～3.0。将透析后的TiO2水溶胶放入60℃水浴中，在搅拌状态下蒸干。得到的白色固体经研磨后置于箱式电阻炉内焙烧，升温速度控制在4～6℃/min，达所需温度后恒温1h，自然冷却至室温，即得纳米尺寸的TiO2光催化剂。1.2TiO2粉末的表征用日本理学D/max-rA转靶X射线衍射仪，Cukα辐射，石墨单色器，管电压和管电流分别为50kV和150mA，测定水解法所制得的TiO2粉末的物相结构。55环境工程2011年2月第29卷第1期DOI:10.13205/j.hjgc.2011.01.017经不同温度热处理后TiO2粉末的XRD图谱见图1。根据X