灰色关联法优化TiO_2-GO-Ce光催化还原硝酸盐废水研究

第3O卷第5期2016年l0月高校化学工程学报JournalofChemicalEngineeringofChineseUniversitiesNO．5、，01．3Ooct．2O16文章编号：1003-9015(2016)05—1222-07灰色关联法优化TiO2．GO．Ce光催化还原硝酸盐废水研究张永勇，贾瑛，侯立安，李明(第二炮兵工程大学控制科学与工程系，陕西西安710025)摘要：为得到二氧化钛复合材料光催化还原硝酸盐废水的最优条件参数，采用溶胶一凝胶法制备了纳米二氧化钛-氧化石墨烯．铈(TiO2一GO．Ce)复合材料并用x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外．可见分光光谱仪(UV-VisDRS)对其进行了表征分析，利用正交试验和灰色关联法对影响光催化还原效果的主要因素进行优化，考察了复合材料催化还原硝酸盐的效果，探究了pH值、催化剂用量、甲酸浓度和NO3一初始浓度对反应的影响。结果表明：各因素对处理效果影响程度的顺序为pH>催化剂用量>NO3-初始浓度>甲酸浓度。根据方差和灰色关联分析，最优条件参数一致，最优值分别为pH=5、催化剂用量1．0g．L～、甲酸浓度75mmo1．L～、NO3-初始浓度100mg．L-，此时硝酸盐的降解率为70．18％，氮气选择性为82．52％。关键词：光催化；灰色关联法；TiO一GO．Ce：正交试验；硝酸盐废水中图分类号：X703文献标识码：ADOh10．3969~．issn．1003—9015．2016．05．034OptimizationofNitratePhotocatalyticReductionwithTiO2--GO--CeviaGrayCorrelationAnalysisZHANGYong-yong，JIAYing，HOULi-an，LIMing(DepartmentofInstrumentScienceandTechnology,TheSecondArtilleryEngineeringUniversity,Xi’an710025，China)Abstract：TiO2一GO—Cenanoparticleswerepreparedwithasol-gelmethodandcharacterizedbyXRD，SEM，andUV-VisDRSinordertoobtainoptimalprocessparameters．OrthogonaltestsandgraycorrelationanalysiswereappliedintheoptimizationofphotocatalyticreductionofnitratewastewaterusingTiO2一GO-Ce．TheefectsofoperationparameterssuchaspHvalue，catalystdosage，formicacidconcentrationandnitrateinitialconcentrationwerestudied．TheresultsshowthatthefactorsafectingnitrateremovalhaveanorderofpH>catalystdosage>nitrateinitialconcentration>formicacidconcentration，andtheoptimalparametersarepH=5，1．0g-L～ofcatalystdosage，75mmol·L～offormicacidconcentrationand100mg·L一ofnitrateinitialconcentrationaccordingtotheorthogonaltestandgraycorelationanalysis，withnitrateremovaleficiencyof70．18％andnitrogenselectivityof82．52％．Keywords：photocatalysis；graycorelationanalysis；TiO2一GO-Ce；orthogonaltest；nitratewastewater1前言近年来，随着农业中化肥的过度使用、生活污水和工业废水的不合理排放，全球地下水中硝酸盐浓度逐年增加【”。过量的硝酸盐被人体摄入后可以被还原性细菌还原生成亚硝酸盐，而亚硝酸盐是一种有毒有害物质，人体内的的亚硝酸盐一旦过量，将与血液内血红朊中的铁反应，生成氧化血红蛋白，从而引起人体中毒【，引。鉴于硝酸盐的危害，世界卫生组织规定在饮用水中硝酸盐的最大允许浓度为25mg．L『【钔。因此，硝酸盐废水必须经过处理达标后才能排放。传统处理硝酸盐废水的方法有离子交换法’们、收稿日期：2015．11-21；修订日期：2016—02—19。