H2O2对TiO2光催化氧化降解苯酚废水的影响

科技资讯2017NO.31SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工业技术96科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATIONDOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.31.096H2O2对TiO2光催化氧化降解苯酚废水的影响①李娜1李国德1*王艳2武士威1刘婷1柳叶飞1杨静瑜1（1.沈阳师范大学实验教学中心;2.沈阳师范大学生命科学学院辽宁沈阳110034）摘要:本研究采用TiO2为光催化剂，在紫外光的照射下，降解处苯酚模拟废水。考察了H2O2用量对苯酚降解过程的影响。结果表明：当苯酚浓度为40mg/L，TiO2光催化剂浓度为1.0g/L时，最佳H2O2用量为2.0mL/L。关键词：光催化氧化苯酚二氧化钛H2O2中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1672-3791(2017)11(a)-0096-02①基金项目：辽宁省自然科学基金项目(201602683)；辽宁省大型仪器设备共享服务平台能力建设基金项目(2015)；沈阳市科技计划项目(F15-199-1-21);省级“大学生创新创业训练计划”项目(201710166045)；校级“大学生创新创业训练计划”项目（20171016620073）。作者简介：李娜(1981—),女,汉族,辽宁盘锦人,研究生,高级实验师,研究方向:污水处理。通讯作者：李国德(1968—),男,汉族,辽宁黑山人,研究生,教授,研究方向:污水处理，E-mail：liguode@synu.edu.cn。酚类物质广泛应用于化工、防腐剂、造纸等工业中，产生的含酚废水污染严重，难以生物降解，其污染问题日益突出[1]。光催化氧化处理废水中的有机物成为国内外污水处理领域的热点，而TiO2作为光催化剂有着良好的热稳定性、无毒、在降解过程中不会发生二次污染、应用中操作条件容易控制等优点，而且造价便宜，容易制得，所以在众多光催化剂中其地位名列前茅[2-7]。本文采用TiO2光催化氧化法对苯酚废水的处理进行了研究。1光催化反应设备光催化氧化实验装置如图1所示。实验过程中，在容器中配置模拟废水，并加入光催化剂(TiO2)以及辅助催化剂(H2O2)，搅拌均匀使TiO2粉末处于悬浮状态。然后打开控制器面板上的电源及循环泵开关，并调节转子流量计的大小，使模拟废水以一定的流速在紫外光处理器与反应容器之间构成循环。一段时间之后打开紫外灯开关，进行有机物的TiO2紫外光催化降解(反应过程中采用冷却水浴控制体系温度）。2结果与讨论2.1H2O2对苯酚降解趋势的影响实验过程中，苯酚模拟废水浓度为40mg/L，TiO2光催化剂浓度约1.0g/L时，将强氧化剂H2O2加入到悬浮态二氧化钛光催化氧化体系中，投加H2O2的浓度分别为1、2、3、4mL/L，进行180min紫外光光催化氧化反应，在固定的时间间隔取水样，进行苯酚浓度的监测。苯酚降解趋势随H2O2浓度的变化趋势如图2所示。由图2可以看出，曲线在反应初始的30min左右下降较为迅速，在此之后下降趋势变得平缓。这说明，反应体系中加入强氧化剂H2O2之后，H2O2立即起到催化作用，加快了苯酚的光催化降解，提高了苯酚的降解效果。通过图2可以图1光催化氧化反应装置图图2苯酚降解趋势随H2O2浓度的变化0204060801001201401601803234363840苯酚浓度(mg/L)时间(min)H2O2投加量为1mL/LH2O2投加量为2mL/LH2O2投加量为3mL/LH2O2投加量为4mL/L科技资讯2017NO.31SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工业技术97科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION看出，适量的H2O2对苯酚的降解有明显的促进作用，但过量的H2O2反而对光催化降解反应的顺利进行起到了抑制作用。本实验中H2O2的最佳浓度为每一升溶液中含有2.0mLH2O2。2.2苯酚的降解速率随H2O2浓度的变化H2O2浓度不同时动力学参数也随之变化，开始时反应速率常数随着H2O2浓度的增大而增大，当H2O2的浓度增加到2.0mL/L时一级反应速率常数达到最大值0.00353min-1，继续增大H2O2浓度一级反应速率常数反而随之减小。3结语苯酚的去除率及降解速率随着H2O2的投加量先增大后减小，H2O2的浓度存在一个最佳值，过量H2O2的加入，在浪费药品增加费用的同时不仅不能提高反应效率，反而对光催化降解反应的顺利进行起到了抑制作用。本实验中H2O2的最佳浓度为2.0mL/LH2O2。参考文献[1]张鲜,王莹,高薇,等.紫外可见分光光度法测定污水中间-硝基苯酚的含量[J].沈阳师范大学学报:自然科学版,2012,30(4):531-533.[2]杨子千,田鹏,史