TiO2膜光催化法作为回用水处理工艺的试验研究

第2O卷第4期2003年l2月河北建筑科技学院学报JournalofHebeiInstituteofArchitecturalScienceandTechnologyV01．2ONo．4Dec．2o03文章编号：1007—6743(2003)04—0005—03TiO2膜光催化法作为回用水处理工艺的试验研究涂代惠，李萍，李思敏，史长林(河北工程学院城建系，河北邯郸056038)摘要：以印染废水为研究对象，探索了TiO2膜紫外光催化氧化法作为回用水处理工艺的可行性。实验证明，该技术具有使废水完全脱色、去除COD和BOD、杀菌消毒等综合性能，如果与除盐的工艺相结合，可以将废水处理成为工业冷却用水和生活杂用水。关键词：TiO2膜；光催化氧化；回用水中图分类号：X505文献标识码：A水资源短缺是21世纪人类面临的最为严峻的问题之一。我国属于缺水国家，被联合国列为13个贫水国家之一，每年我国因缺水造成的经济损失达1．2×10元，水资源的短缺成为了我国经济发展的限制性因素⋯。为了缓解水资源紧缺状况，除了提高水的循环利用程度、有效利用天然水资源之外，就是如何将近、远期全国每年排放的近4．0×10m～6．0×10011．13的污(废)水中可利用的那一部分加以回用。此外，污(废)水回用也是保护环境、防治水污染的有效途径。因此，我国城市污(废)水净化回用已经逐渐提到了议事日程上来，许多城市都已建成或拟建一批污水处理或回用工程项目，总回用水量将达5×10m3／a_2J。由于光催化氧化处理废水的技术具有比其他一些废水深度处理技术独特的优势，如将几乎所有有机污染物和一些无机污染物彻底分解、没有二次污染、操作条件温和、可在常温常压下进行等，能够同时起到对废水去毒、脱色、除臭杀菌等作用，所以将该方法应用于废水处理尤其是废水的深度处理工程中，是许多研究者的共同目的。本研究对印染废水进行TiO：膜光催化氧化深度处理后，分析其出水水质并对该方法用于回用水处理工程的优劣作出评价。1实验研究1．1主要仪器和试剂主要试验仪器有：RJx一4—13型马弗炉、HH．Sll一2型恒温水浴、101—4型干燥箱、D8Advance多晶x一射线衍射仪(法国生产)、20W紫外灯、721型分光光度计、IOW潜水泵、光催化反应器(自制)、pHS一3C精密pH计、DDS一307型数显电导率仪和TG328A型分析天平。主要试剂为：30％H202溶液。1．2废水水质试验用水取自邯郸市某印染厂经过混凝、表面曝气二级处理工艺后由沉淀池滤出的废水，水样外观为黄绿色，不透明，呈胶体溶液状。几项基本指标为：1～：COD503mg，L～，色度100倍，pH8，50；2～：COD552mg．L～，色度110倍，pH8．50。1．3试验方法TiO2膜的制备、鉴定和光催化氧化试验装置同文献[3]。本试验首先探索了达标印染废水和未达标印染废水是否能够被处理成无色和低COD值的情况。由于不能获得已达标的印染废水，本试验只能用模拟水样，即用TiO2膜光催化氧化法处理过的COD小于100mg．L一的同一印染废水作为稀释水，对COD收稿日期：2003—09—08作者简介：涂代惠(1956一)，女，四川富顺人，副教授，从事应用化学教学与科研工作。维普资讯http://www.cqvip.com6河北建筑科技学院学报2003年：552mg．L一。的废水样进行稀释，最终使稀释后废水的COD：205．8rng．L～、色度为60倍为止，该水样就作为本试验的模拟达标废水。所有光催化降解条件为：染料废水1500ml，循环流量228L／h，空气通入量32L／h，为了提高降解率，废水中加入30％H2O23．5ml，两支20w主波长为253．7nm的紫外灯，催化反应容器底部铺玻璃小球负载的TiO膜光催化剂，有效光照面积为140mmx480mm。降解过程中定时取样测定色度和COD值，当废水被降解达到要求后，根据回用水的水质标准测定了16项水质指标。1．4水质分析方法本试验所有水质分析方法均依据文献[4]进行。见表1。表1主要分析方法列表测定项目测定方法CODc，色度BODs浊度pHSS电导率总硬度Ca2总碱度NH3～N氯化物溶解性固体总铁阴离子表面活性剂重铬酸钾法稀释倍数法、铂钴比色法碘量法分光光度法酸度计、精密pH试纸测定重量法电导率仪测定EDTA络合滴定法EDTA络合滴定法酸碱指示剂滴定法纳氏试剂光度法硝酸银滴定法重量法邻菲罗啉分光光度法亚甲蓝分光光度法2试验结果及讨论2．1COD去除率随时间的变化如图1所示。—C0D：205．8mg／L—．-COD=503mg／L一。0OUOl23456时间(h)幽ICOD去除率曲线对于已达标的印染废水，经三小时光催化氧化后，COD从205．8mg．L降为40．8mg．L～，降解率为90．2％；未达标印