_几种难降解有机废水的光化学处理研究

第18卷第6期1997年11月环境科学ENVIRONMENTALSCIENCEVol.18,No.6Nov.,1997几种难降解有机废水的光化学处理研究*朱春媚陈双全杨曦高松亭孔令仁王连生(南京大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京210093)孔京(南京大学化学化工学院,南京210093)摘要采用日光和中压汞灯为光源,分别在充空气、O3、加入H2O2或TiO2等半导体催化剂条件下,对几种难降解的有机废水进行了光化学处理研究.结果表明:石化和焦化废水中挥发酚、油和COD的去除率分别为86.3%-100%,39.8%-97.8%,26.4%-60%;几种偶氮染料水溶液的脱色率、COD去除率分别为80.0%-100%,48.0%-75.0%.还测定了苯酚的降解产物,讨论了影响光解的要素和苯酚的降解历程.关键词光化学,光降解,废水处理,石化废水,焦化废水,偶氮染料,苯酚.*江苏省自然科学基金资助项目收稿日期:1997-04-16利用光化学氧化降解废水中污染物(Ad-vancedOxidationProcess,AOP)是近20年来迅速发展的新领域[1,2].研究表明,若水样中存在氧化剂或半导体粉末催化剂,经过一定强度的光照射,便能产生多种形式的活性氧和自由基,使溶解或分散于水中的有机物氧化,直到矿化成水、CO2和其它无机物[3,4].AOP技术特别适合不饱和有机化合物、芳烃和芳香化合物的降解[5],且反应条件温和,无二次污染.现已开发的人工光源(如汞灯、氙灯系列)或日光均可用于光解.利用AOP技术处理污水的报道还不多.石化、焦化废水成分复杂,含有大量芳烃、芳香化合物及其衍生物,现有的处理方法都有不足之处.本工作较系统地研究了AOP技术对此类污染物(包括偶氮染料)的降解,为实际应用作了有益的尝试.1材料与方法1.1仪器和试剂NDC-3型光化学反应仪和300W中压汞灯(南京大学环科系研制)[6],LCF-5型O3发生器(北京玉渊潭环保设备仪器厂),HP5840型GC和ZAB-HS型MS联用仪(英国VG公司),H66025T超声清洗器(无锡超声电子设备厂),JD-3型数字式照度计(上海嘉定学联仪表厂).直接耐晒大红4BS、活性艳红X-3B、活性黑KN-B(下简称4BS、X-3B和KN-B)等偶氮染料和半导体粉末Fe2O3,WO3为市售,所用TiO2为锐钛型(上海钛白粉厂出品),其颗粒均小于100目.所用分析试剂为A.R.或G.R.级.1.2分析方法水样COD、油和挥发酚的分析分别采用重铬酸钾法、重量法和直接光度法[7].试样的色度用比色法测定,脱色率计算如下:脱色率=∑A0-∑Ai∑A0×100%式中,∑A0、∑Ai分别为水样处理前后在11处波长(420、440…600、620)测得的吸光度之和.1.3石化废水处理水样为某炼油厂隔油池后的废水,含油、COD和挥发酚分别为40-77.5mg/L,424.6-600mg/L和34.9-45.3mg/L.(1)中压汞灯光照取200ml水样5份,其中1份为空白,其余各加入10mgTiO2,Fe2O3,WO3和20μlH2O2.将此系列溶液分别在光化学反应仪的中压汞灯下光照20min,同时充空气并搅拌,照毕取样测定.另取一相同系列作暗对照试验,以扣除非光解因素引起的浓度变化(以下光解都作了暗对照试验).(2)日光光照取3份200ml水样分别置于1L石英锥形瓶中,其中1份为空白,其余各加入10mgFe2O3和20μlH2O2.充空气并搅拌,日光照射30min,日光强度测定值为180-190W/m2.1.4偶氮染料水溶液处理配制100mg/L的4BS、X-3B和KN-B水溶液各700ml,按下列方法处理:①各取200ml水样在光化学反应仪的中压汞灯下光照120min,同时充空气、搅拌.②各取200ml水样于锥形瓶内,通O325min.O3发生器的工作条件:高压180V,空气流速2m3/h,O3产生速率3.8g/h.③各取200ml水样以充O3代替方法①中充空气.测定样液的脱色率和COD去除率.1.5焦化废水处理水样采自某钢铁厂,呈浅褐色,有异味.过滤后测得的COD为700-900mg/L,挥发酚为155-180mg/L.取3份200ml水样,其中1份为空白,其余各加入10mgTiO2和20μlH2O2.分别置于光化学反应仪的中压汞灯下光照20min,充空气并搅拌,测定COD和挥发酚的去除率.1.6苯酚水溶液的光解配制50mg/L的苯酚250ml(溶剂为30%的甲醇和70%的水,V/V),置于超声清洗器中10min使其溶解.取200ml于光化学反应仪的中压汞灯下光照30min,充空气并搅拌.取光照后水样作GC-MS测定,测定前水样需衍生化处理.方法是:取50mg样液于分液漏斗中,加20ml10%的K