TiO2光催化氧化焦化废水的实验研究

第29卷第7期VO．29NO．7西南大学学报(自然科学版)JournalofSouthwestUniversity(NaturalScienceEdition)2007年7月Ju1．．2007文章编号：1673—9868(2007)07—0059—05TiO2光催化氧化焦化废水的实验研究周莉，傅敏，肖洁，胡玲玲，杨环1．重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆400067；2．重庆长安集团，重庆400020摘要：制备了TiO2光催化剂，并对其结构进行了表征，以焦化废水中的有毒有机物(苯酚、喹啉、吡啶)为处理对象，研究了Ti02光催化氧化的效果及影响因素，结果表明：随着加入TiO2量的增加，有机物的降解率逐渐增加，当TiO2达在0．4～O．6时降解率最高，TiO2量超过0．6后，降解率随TiO2量的增加逐渐降低；有机物的降解符合动力学一级方程．随着光照时间的增加有机物的降解率都逐渐增大；pH值对有机物的降解率有显著影响．关键词：二氧化钛；光催化氧化；焦化废水‘中图分类号：X703．1文献标识码：A焦化厂的排污水中含有酚、氰、杂环化合物(吡啶、吲哚、喹啉等)、联苯、油、硫氰化物、氨等有害物质．毒性强，难以降解，并且排放量大，是一种很难处理的废水．有机难降解污染物的处理一直是环境治理方面的难题，也是环境工作研究的热点．用传统的物化处理法、化学氧化法、生化处理法以及现代的超声波降解处理焦化废水，取得了一定的效果u，但这些方法周期长、见效慢，不适应现代社会的要求．1976年JHCarey_3报导了在紫外光照射下，具有光催化氧化作用的TiOz可使难降解有机化合物多氯联苯脱氯，光催化作为一种处理水的方法引起了广泛的重视．本文以苯酚、喹啉、吡啶混合物为模拟焦化废水，研究了TiO2光催化剂处理焦化废水降解效果和规律．1实验部分1．1材料及主要试剂钛酸四丁酯：化学纯；乙酰丙酮：化学纯；丙三醇：化学纯；吡啶：化学纯；喹啉：化学纯；苯酚：化学纯；二乙醇胺：化学纯；双氧水：化学纯．1．2实验方法1．2．1标准曲线的测定分别取5，10，15，20，25，30，35，40mg／L的苯酚、喹啉和吡啶作标准曲线．喹啉：A一0．0253c+0．0427，R一0．9962；吡啶：A=0．0327c+0．0755，R一0．996；苯酚：A=0．0147c+0．006，R一0．996．1．2．2TiO2的制备1)TiOz凝胶的合成取62mL正钛酸丁酯倒入烧杯中，再用230mL异丙醇稀释，制成钛酸丁酯／异丙醇溶液．剧烈恒速搅拌．移取1．2mL浓盐酸快速加入溶液中，搅拌2min后，以每1滴／2S的加料速度缓慢滴加去离子水13mL．滴毕，停止搅拌，静置4～5min后，形成乳白色半透明凝胶．密闭陈化5～6d．2)热处理收稿日期：2006—09—12基金项目：重庆市自然科学基金资助项目(8092)．作者简介：周莉(1978一)，女，重庆人，硕士研究生，主要从事光催化方面的研究维普资讯http://www.cqvip.com60西南大学学报(自然科学版)第29卷经陈化好的TiO2湿凝胶50~60℃真空干燥5h．将所得干燥凝胶在马福炉中活化，活化条件为：常温下以3℃／min升温至250℃，保温1h后，继续以5℃／min升温到450℃，并保温5．5h后取出，经轻微研磨得白色TiOz粉末．1．2．3焦化废水处理方法配制一定浓度的模拟焦化废水(其中各物质的质量比为苯酚：m喹啉：m毗啶一4：3：2)，加入100mL烧杯中，将烧杯置于300W的高压汞灯下，加入一定量的TiO2，照射一段时间后，测定吸光度，计算降解率．1)降解率的计算公式E(co—c)／co]×100％式中：co为处理前各组分的浓度；为处理后各组分的浓度．2)紫外分光光度法测量多组分混合物原理苯酚的测定方法：分别准确吸取待测液10mL放人带磨口塞的两个硬质玻璃试管中，其中一管中加入1滴10mol／L的NaOH溶液，另一管中加入1滴0．5mol／L的盐酸，摇匀，分别在288．5nm处测定吸光度值，然后在标准曲线上查出对应水样中的苯酚含量，或根据线性回归方程求出苯酚浓度．由于苯酚、喹啉、吡啶模拟焦化废水的吸光度具有加和性，即混合物的总吸光度等于混合物中各组分的吸光度之和，所以可采用解联立方程法求得混合物中各组分的含量I5]．本实验中混合物中有3个组分，则有An一￡l11b+￡12C2b+￡13C3bA2一￡21c1b+￡222b+￡23c3b(1)A柏一￡31c1b+￡32c2b+￡33C3b其中：6—1cm(石英比色皿的光程)；￡(，一1，3)为各组分在波长，z，s处的吸光系数，可由各纯组分标准溶液的吸光度测量求得；，z，s为在波长，z，s处测得混合物的总吸光度值；c，cz，cs为混合物中各组分的浓度．因此，只要通过实验测得￡d(i