光催化氧化处理苯酚废水

第29卷第6期2002矩北京化工大学学报JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYV01．29．No．62002光催化氧化处理苯酚废水施宝昌沈维榕王勤娜(北京化工大学化学工程学院，北京100029)摘要：用Ti02作为光催化剂，在平板反应器上研究了含酚废水的流速、紫外光辐射照度及产地差别对光催化氧化废水中苯酚速度的影响。同时考察了与紫外光辐射照度相当的太阳光对苯酚废水的氧化结果。关键词：光催化氧化；水处理；Tio2；紫外光；太阳光中图分类号：TQ085．412引言所定的重铬酸钾盐法。随着工业的发展，水资源受到日益严重的污染，如何使被污染的水净化，成为环保工作的一个重点和难点。早在1976年Carey[IJ等人就报导了在紫外光的照射下，Ti02可使难降解多氯连苯溶液脱氯。由于光催化氧化废水的反应具有可以处理生物难降解的有机物的能力，而且不产生二次污染，因此成为研究的热点]。由于人造紫外光源的辐射照度及波长范围比较稳定，因此多数研究人员采用紫外灯作为研究光源。笔者认为太阳光是一种真正的无二次污染的免费光源，所以考察了与紫外光辐射照度相当的太阳光对苯酚废水的氧化结果，证实在辐射照度相当时，太阳光催化氧化与紫外光有相同的处理效果，可以引用以紫外光为光源作实验得到的结论。1实验部分1．1药品与仪器苯酚，分析纯，北京化学试剂二厂；Ti02，选择3个不同地点不同厂家的产品；玻璃纤维布，市售；UV—B型紫外辐照计，北京师大光电仪器厂；平板反应器，自制。1．2光源人造光源：紫外光；天然光源：太阳光。1．3分析方法化学耗氧量(COD)的测定采用GB11914—89收稿日期：2002—03—11第一作者：男，1941年生，教授2实验结果与讨论2．1紫外光处理苯酚废水影响因素的研究紫外线杀菌灯功率为20w，配制浓度大约为1mmol／L的苯酚溶液作为待处理的废水。用UV—B型紫外辐照计检测辐射照度。2．1．1不同产地的催化剂对COD去除率的影响将3种不同厂家生产的TiO2催化剂(A、B、C)分别涂布于玻璃纤维布上，构成平板反应器，反应器面积为120cm，在紫外辐射照度为33．4w／m2，流速为1．2mL／min条件下使苯酚废水流过反应器，取样，测试其COD的变化，然后使此废水再一次流过反应器，再次取样测COD，如此为一个循环反应，得到如图1所示的结果。JE00U图1催化剂产地不同时COD与循环反应次数的关系Fig．1RelationbetweenCODandthecirculartimesofre—actionwiththecatalystsmadeindifferentdistricts由上图可以看出，在没有催化剂存在时，苯酚在紫外光的照射下也能发生部分降解，但其降解的速维普资讯http://www.cqvip.com第6期施宝昌等：光催化氧化处理苯酚废水·87·率很慢，而且反应进行到了一定程度就基本停止。催化剂的产地不同，其催化效果也不一样，C催化剂表现出最高的催化活性，其COD的去除率在废水循环处理4次之后能达到87．8％。造成这种差别的原因是催化剂的产地不同，Tj02粉体中锐钛型晶体含量不同，催化剂的颗粒大小、比表面积与载体的结合能力都有所不同，导致它们的催化降解性能不同。在下面的实验中，选择催化性能较好的C催化剂作为光催化剂。2．1．2不同辐射照度对COD去除率的影响用前述的反应器，当流速为3mE／min时，通过改变辐射照度来研究其对c0D去除率的影响，得到如图2所示的结果。J甚凸0U图2辐射照度不同时COD与循环反应次数的关系Fig．2RelationbetweenCODandthecirculartimesofre—actionwithdifferentradiantilluminationintensities由图2可以看出，紫外光的辐射照度对COD的去除率影响比较大，辐射照度为33．0w／m时的苯酚降解速率与辐射照度为20．0w／m2时相比明显加快，前者的COD去除率达87．8％，后者为75．5％。这是由于可被吸收的光子增多，产生更多的氧化剂(即羟基自由基)的缘故。但是，辐射照度增加了65％，而COD只相应的下降了50．2％，单位辐射照度的COD去除率下降。这是因为COD的去除率除了受到氧化剂浓度的影响，还与苯酚分子与氧化剂的反应速度及苯酚分子的扩散速度有关。所以，在后面的实验中，选择了较低的辐射照度。2．1．3不同流速对COD去除率的影响用前述的反应器，当辐射照度为20w／m时，通过改变流速来研究流速对COD去除率的影响，实验得到如图3所示的结果。由上图，以第三次循环为代表，通过比较可以看出，当流速增加一倍后，ODD的下降数减少了20％～25％，也就是说，COD的下降数与流速不是反比