纳米TiO_2光催化处理脱墨制浆废水_万金泉

!万金泉马邕文袁振庭万金泉马邕文袁振庭万金泉马邕文袁振庭华南理工大学造纸与环境学院华南理工大学造纸与环境学院华南理工大学造纸与环境学院，广州广州广州，!#$%!#$%!#$%摘要：纳米&’()光催化氧化处理废水技术因其具有高效、无二次污染等特点正成为研究和应用的重点。本论文对采用纳米&’()光催化氧化技术深度处理造纸脱墨制浆废水进行了研究。研究结果发现：在光照强度、液流速度、液层厚度中，影响处理效果的最重要因素是光照强度，其次是液层厚度，而液流速度影响不显著。光照强度高，液层薄，有一定的液流速度，有利于光催化反应的进行。最佳反应条件为光照强度*!+，液层厚度!,,，液流速度#-./，在此条件下0(102去除率可以达到$#3%4。关键词：纳米&’()；光催化氧化；脱墨废水中图分类号：5*67文献标识码：8文章编号：##9$7#6:)##);#!9##!*9#7纳米纳米纳米!#!#&’(!)光催化处理光催化处理光催化处理脱墨制浆废水脱墨制浆废水脱墨制浆废水作者简介：万金泉:6$!9;，男，工学博士，副教授，硕士导师，目前主要从事制浆造纸废水污染控制的教学与科研工作。在制浆造纸污染控制研究领域特别是在二次纤维制浆造纸废水治理技术方面在国内处于领先地位，近几年先后主持省部级科研项目7项，获得国家专利授权)项，申请国家专利)项。联系电话：#)#9<*$=>,?’@ABBCDE?FGHIJKLMNJLIF。环境保护!#$%&’$()#$%&’*$+,(-.&%/00/123!)#世纪<#年代，纳米技术日益成为各国研究的重点。其中超细粉体是纳米技术的一个重要组成部分。所谓超细粉体是指粒径为O##F,的微小固体颗粒。随着物质的超细化，其表面原子结构和晶体结构发生变化，产生了块状材料所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使超细粉体与常规颗粒材料相比较具有一系列优异的物理、化学性质，从而展示了广阔的应用前景。纳米超细&’()由于其在精细陶瓷、屏蔽紫外线、半导体材料、光催化材料等方面的广泛应用，近年来倍受人们关注，已成为超细无机粉体合成的一个热点PQ。将纳米超细&’()用于废水处理是环保技术的一个新突破。纳米&’()在紫外光的照射下具有非常强的氧化能力，可以使绝大多数有机物直接降解，生成无毒无味的0()、R)(及一些简单的无机物，达到一次性降解污染物的目的。本论文对采用纳米&’()光催化氧化新技术处理造纸脱墨制浆废水进行了研究。4试验方法!!试验装置试验装置是自行设计的有机玻璃光催化氧化反应器。原水从进水口进入反应器，再穿过布水板使水流均匀地流经铺有已镀上&’()膜的玻璃球光照区，经紫外杀菌灯:7$!F,;照射后，再经出水口流出，作为处理后清水。!#纳米$%&#膜的制备本试验采用溶液9凝胶法制备纳米&’()膜。!’测定各水中的化学需氧量()&*)+,本试验采用RR9!型化学耗氧量测定仪测定化学需氧量。/试验结果与讨论#!光降解试验采用正交试验的方法研究光催化氧化处理脱墨废水的影响因素与规律。本试验采用的7因素包括8光照强度、S液流速度、0液层厚度，测定水样性质指标为化学需氧量:0(102;。正交试验因素水平设计见表，按因素水平设计进行正交试验，处理经一级沉淀处理后的脱墨废水，试验结果见表)。根据表)中的数据做出各因素对处理效果的影响图，从图中可以发现：光照强度对0(102去除率有显著影响。总体上，增加灯管的根数，即增加光照强度和面积，0(102去除率也随之升高，但是并不是增加光照的作用，去除率就成倍地升高，增加一根灯管，去除率增加!364O$3*4。分析原因，可能有下面几点：:;当增加灯管时，光线没有DOI:10.13472/j.ppm.2002.05.029作用在!#$膜上的那部分%即外漏、反射、散射、水层吸收的那部分光线&会增加得比较快。特别是光线外漏，由于单根与多根灯管的放置位置不同，当用一根灯管时，光照效率较高；当用两根灯管时，因考虑安装和改变实验条件的需要，将两根灯管都靠边缘放置，它们的光线有相当一部分外漏，即没有成为有效光线照射到!#$膜上。从化学反应动力学原理方面考虑，反应越向深层进行，所需时间就越长，而且反应速度会慢慢降低。而本实验反应时间是通过水流速度控制，所以在三个水平上所用的时间和是相等的。因为随反应向深层进行，难度会增大，故增加光照强度没有同比例地增加去除率。液流速度对’#(’)去除率影响不显著。它改变只引起不大的去除率变化。存在的问题是，当流速达*+,-.时，其’#(’)去除率最高，其次是/,-.，最后是*/,-.。分析其中的原因，可能是!#$膜具有纳米级微晶和空穴，较多的晶界更容易吸附反应的进行0$1。!#$膜在水体中受光照射所产生的催化反应活性位2电子2空穴对不易复合，因此具有较高的光催化反应活