TiO2光催化降解垃圾渗滤液中污染物质的实验研究

Vo1．34．No．22016年2月中国资源综合利用ChinaResourcesComprehensiveUtilizationo污水治理TiO2光催化降解垃圾渗滤液中污染物质的实验研究何俊旗，蒋宝军，邢云鹏(吉林建筑大学松辽流域水环境教育部重点实验室，长春130118)摘要：为了研究TiO2光催化降解垃圾渗滤液中污染物质的TiO：最佳投加量，分剐按照10mgTiOdL、lmgTiOdL、0．1mgTiOdL、0．O1mgTiOdL的投加量向渗滤液中加入Ti02。实验结果显示，TiO2光催化处理垃圾渗滤波的反应完成时间为6h，对渗滤液COD去除率最高的Ti02投加量为0．1mgTiOdL渗滤液。同时，不同COD浓度的渗滤液TiO2光催化的去除率基本相同，在73．5％~75．8％的范围内。关键词：Ti02；光催化降解；垃圾渗滤液中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1008—9500(2016)02-0027-03垃圾渗滤液中含有多种难生物降解的有机物，单纯的生物处理方法无法使其处理达标且处理速率极慢。目前我国一些经济发达城市所采用的反渗透渗滤液处理工艺虽然能够将其处理达标，但耗资极大，且产生的浓缩液仍需处理，一直是我国环保领域的难题。化学催化氧化技术可以对垃圾渗滤液进行最终处理，将其中的有机污染物氧化为二氧化碳和水，不产生二次污染。光催化氧化技术则是催化氧化技术中处理效果好、处理成本低的技术。近1O多年来，以二氧化钛作为催化剂的光催化技术在污水处理领域得到了广泛应用。本研究采用二氧化钛作为催化剂，在自然光充足的情况下对垃圾渗滤液进行光催化处理，以确定处理垃圾渗滤液的二氧化钛最佳投加量。1实验材料与方法本实验所用垃圾渗滤液取自长春市三道垃圾卫生填埋场。由于此垃圾卫生填埋场已封场3年多，因而所取的垃圾渗滤液为老龄垃圾渗滤液。测定其COD浓度为1489mg／L，氨氮浓度为376mg门Lo分别取1L垃圾渗滤液放置于4个烧杯中，按照10mgTiOdL渗滤液、1mgTiOJL渗滤液、0．1mgTiO~／L渗滤液、0．01mgTiOdL渗滤液的投加量加入TiO，搅拌均匀，然后将烧杯放在有充足太阳光的地方进行光催化反应。每隔2h测定一次渗滤液的COD和氨氮浓度，直到渗滤液的COD浓度和氨氮浓度基本不再变化为止。分别取COD浓度为2736mg／L、4324mg／L的渗滤液1L(与其对应的渗滤液氨氮浓度分别为638mg／L、981mg／L)，按照上述实验结果获得的对渗滤液COD去除率最高的TiO2投加量加入TiOz，每隔2h测定一次渗滤液的COD和氨氮浓度，直到渗滤液的COD浓度和氨氮浓度基本不再变化为止。以此确定TiOz光催化对不同COD浓度渗滤液中污染物质的去除效果是否有差异。2实验结果与讨论2．1TiO投加量的影响实验用渗滤液COD浓度随时问的变化曲线见图l，氨氮浓度随时间的变化曲线见图2。时间(h)图l不同TiO2投加量下渗滤液COD浓度随时间变化曲线由图1可知，反应6h和反应8h时，各种投加量的渗滤液COD浓度基本不再变化，说明反应6h收稿日期：20l5—10—29基金项目：2014年吉林省大学生创新创业项目。作者简介：何俊旗(1993一)，男，吉林德惠人，大学，所学专业：垃圾渗滤液处理技术。．．27-。污水治理中国资源综合利用第2期024681Ol2时间(h)图2不同TiO2投加量下渗滤液NH3一N浓度随时间变化曲线后，光催化过程已基本完成。由此可得出Ti0光催最高，反应后最终的COD为375．54mg／L，去除率为74．78％。由图2可知，渗滤液氨氮去除率达到最高时的TiOz投加量为1gTiOdL渗滤液，反应后最终的氨氮为155．8mg／L，去除率为58．6％。去除氨氮的TiO2最佳投加量为去除CODTiO：最佳投加量的10000倍，且氨氮的去除率低于COD的去除率。此结果说明TiO：光催化对氨氮的去除效果不好。一般来说，TiO：光催化可以将渗滤液中的有机氮转化为氨氮，而氨氮的进一步氧化较困难。而TiOz在0．1mgTiOfl_．渗滤液的投加条件下，反应6h后对渗滤液COD的去除率为74．78％说明TiO：光催化对渗滤液中有机污染物有很好的分解效果。构成渗滤液COD的成分相对较复杂，TiO不能将渗滤液中的所有成分都分解。因此在TiO将可分解的污染物催化分解后，继续增加TiO的投加量，渗滤液COD浓度不再降低。2．2原液浓度的影响TiO2投加量为0．1mgTiO2／L渗滤液时，不同原液浓度TiO：光催化渗滤液COD随时间的变化曲线见图3，不同原液浓度的TiOz光催化渗滤液NH一N随时间的变化曲线见图4。由图3和图4可知，不同COD浓度渗滤液完成TiO2光催化的时间同样为6h，随着原液COD浓度的增加，最终催化后的渗滤液COD