超声波——光催化氧化协同处理苯酚的实验研究

第18卷第6期2004年12月能源环境保护EnexgyEnvironmentalP】帕删0nVo1．18．No．6Dec．，2004超声波——催化氧化协同处理苯酚昀实验研究余以雄，罗亚田，汤红妍(武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070)摘要：首先研究了单一超声波场和单一紫外光催化场对模拟苯酚废水的处理，考察了超声波的频率、声强和紫外光照时间对处理苯酚的影响。最后研究了超声波一光催化氧化协同处理苯酚的效果，研究表明：双能场协同处理效果比单能场处理有较大提高，当超声波频率为20kHz，声强为0．44W／cm，汞灯功率为160W，反应时间120min时，苯酚降解率达35．1l％，比单一能场提高约28％。关键词：超声波；光催化氧化；苯酚；协同处理中图分类号：TQ032文献标识码：A文章编号：1006—8759(20o4)06一o029—03EXPERIM匮NTAISTI71]IYoNSoNoPHoTOCATYrⅡCTREATMENT0lF唧NOLⅥIERYUYi—xiong，LUOYa—tian，TANGHong—yan(DepartmentofResourceandEnvironmentEngineering，WuhanUnitersityofTechnology，Wuhan430070,Ch／na)Abstract：ThispaperatfirststudiedtheefectofdisposaltosimulatedphenolwithsirIgleultrasoundandphotocatalysis，thensawabouttheefectoffrequency，ultrasoundintensionandilluminationtimeontreatmentofphenol，andatlaststudiedtheefectofsonophotocatalytictreatment，drawacon-clusion：whenultrasonicfrequencyiS20kHz，ultrasoundintensioniS0．4W／am，mercury—alelamppoweris160Wandreactiontimeis120min，thedegradationrateis35．1l％，28％higherthansingleenergyfield．Keywords：ultrasound；photocatalysisoxidation；phenol；cooperatetreatment．0前言目前废水处理的高级氧化技术是处理难于降解有机废水的最有前途的方法，而以各种物理能场来激生和强化其中的自由基氧化反应又是重要的研究方向，而对于难降解的有机废水由于技术和经济之类的原因还没有形成完整而有效的治理收稿日期：2004—06—04第一作者简介：余以雄(1976一)，男，武汉理工大学资源与环境工程学院硕士研究生。对策。因此对此类废水应用多种氧化技术在较短的时间内将难降解有机污染物和有毒有害物质完全无害化、不产生二次污染，已成为急待解决的问题。本文将超声波和紫外光催化氧化结合起来处理有机废水，以期能在较短时间内达到较高的降解率。选取极难降解典型有机物苯酚模拟废水为研究对象，进行探索性实验，发现超声波和光催化的协同大大提高了苯酚的降解效率。1实验部分维普资讯http://www.cqvip.com．30．余以雄等超声波——光催化氧化协同处理苯酚的实验研究1．1仪器和主要试剂自制超声一光催化一体化反应装置；721型分光光度计(上海第三仪器厂)；4一氨基安替比林(分析纯，华东师范大学化工厂)；苯酚(分析纯，天津化学试剂有限公司)。1．2实验装置自制超声一光催化一体化反应装置结构如图1所示。1．超声波发生器；2．紫外光灯；3．反应槽；4．纳米TiO2膜负载板；5．超声换能器；6．空气鼓入管图1自制超声一光催化反应装置示意图1．3实验方法(1)用蒸馏水配制浓度为20mg／L的苯酚模拟废水。(2)调整自制超声一紫外光催化一体化反应器的各种处理工艺参数，完成苯酚模拟废水的各项条件实验(3)用4一氨基安替比林光度法来测酚的含量，绘出吸光度和酚含量关系的标准曲线(如图2)。然后将分光光度计波长定到510nin处测量水样对应的吸光度，最后由标准曲线计算出试样中酚的含量。降解效率由下式计算：相对降解效率=丝×·00％原水中酚的含量⋯2实验结果与讨论14012001008060譬40离20000．10．20．30．40．50．60．7吸光度图2氨标准曲线2．1单一超声波场对苯酚处理的结果影响超声波处理效果的因素主要有超声波的频率、声强、反应温度、溶液的性质等，本文主要研究超声波频率与声强这两个关键因素对处理效果的影响。2．1．1超声波频率的影响配制