纳米TiO2-沸石光催化降解含酚废水的研究

第26卷第4期2009年8月占林化工学院学报JOURNALOFJILININSTITUTEOFCHEMICALTECHN0IDGYV01．26No．4Aug．2009文章编号：1007-2853(2009)04-0008-03纳米TiO2一沸石光催化降解含酚废水的研究廉今兰，金星(1．吉林化工学院环境与生物工程学院，吉林吉林132022；2．吉林化工学院化学与制药工程学院，吉林青林132022)摘要：以钛酸四丁酯为前驱体，利用溶胶一凝胶法制备了纳米二氧化钛粉体材料，再加入吸附剂沸石．通过纳米TiO一沸石对含酚废水的光催化降解实验，研究了光催化剂TiO的投加量、光催化剂TiO和沸石的配比、降解时间对光催化性能的影响．结果表明：光催化剂TiO：和沸石的最佳配比为6：1，催化剂TiO用量为4g／L时，紫外光照射3h后，COD的去除率可达到59．1％以上．关键词：TiO；沸石；光催化；含酚废水中图分类号：X793文献标识码：A含酚废水主要来源于焦化、煤气、炼油和以苯酚或酚醛为原料的化工、制药等生产过程，其来源广、数量多、危害大，是各国水污染控制中列为重点解决的有毒有害废水之一．1971年，Fijishima和Honda等研究发现：在太阳光伏电池(在水中插人一个n型半导体二氧化钛电极和一个铂电极)中，当用紫外光照射二氧化钛电极时，发现在二氧化钛电极上有氧气释放，在铂电极上有氢气释放．光催化氧化技术是近年来发展起来的一种新型水处理技术，具有处理效率高、工艺设备简单、操作条件易控制、非选择性地降解有机污染物、无二次污染等优点，且具有可直接利用太阳能的潜力，受到国内外研究人员的关注【2J．纳米二氧化钛光催化剂因其特殊的性能，在生物难降解废水处理方面显示出广阔的应用前景．本文选择某电石厂精苯车间排放的含酚废水作为研究对象，利用溶胶一凝胶法制备了纳米二氧化钛粉体，研究了TiO与沸石的相乘作用光催化降解含酚废水的特性，探讨了影响TiO．沸石光催化降解含酚废水的因素．1实验部分1．1纳米TiO2的制备取34mL的钛酸丁酯和80mL无水乙醇用超声波振荡器振荡l0～20rain，搅拌的同时加人40mL无水乙醇一定量的水和10mL冰乙酸继续搅拌1h放置1d后成胶体，把胶体放进干燥箱烘干1d，研磨成200目以下的粉体放进箱式电阻炉，用450oC恒温焙烧4h既得纳米二氧化钛_9j．1．2光催化降解实验降解实验采用悬浮式光催化装置对含酚工业废水进行研究¨⋯．1．2．1废水取样某电石厂精苯工段含酚废水，原水COD13200mg／L(含有挥发酚1500mg／L、苯6mg／L、甲苯2mg／L等)，pH9～10．1．2．2光催化降解实验将先前制备的纳米TiO用于苯酚工业废水的降解实验．在降解实验前先将废水沉淀过滤，以除去水中大颗粒的固形物，然后按比例将制备出的纳米TiO。粉体加入到配好的污水中，采用悬浮式光催化装置将含酚废水300mL和一定质量的TiO粉末和沸石加入到300mL烧杯中，向反应器通人空气进行搅拌和预曝气1h，使TiO在溶液中均匀分散，然后照射紫外光，每隔一定时间取样进行分析．COD的测定采用重铬酸钾法．实验条件：曝气和磁力搅拌的同时用125W的汞灯照射．图1自制光催化反应装置简图收稿日期：2009—07—26作者简介：廉今生(1972一)，吉林水吉人，吉林化工学院讲师，主要从事环境工程方面的研究第4期廉今兰，等：纳米TiO：一沸石光催化降解含酚废水的研究92结果与讨论2．1TiO，投加量与降解率研究了不同量TiO催化剂对废水的处理效果的影响，在废水中放人不同量的TiO分别对废水进行降解，实验结果见图2．催化剂投加量的不同，氧化反应的速度和废水的降解率也随之变化．由图2可知，在300mL废水中加入1．2gTiO时为最佳投加量，加人催化剂后，在紫外光照射下废水的降解速度加快，3h降解效率达到56．1％．料婆避TiO2投加量／g图2TiO投加量与降解率关系曲线2．2TiO投加1．2g时沸石投加量与降解率的关系为了研究TiO与沸石的投加量对废水处理效果的影响，在废水中投加1．2gTiO和不同量的沸石(100—200目)分别对废水进行降解，实验结果见图3．瓣菇监沸石投加量／g图3TiO投加1．2g时，沸石投加量与降解率关系曲线由图3可知，TiO催化剂定量时加人不同量的沸石，苯酚降解率也随之变化．其最佳投加量出现在1．2gTiO投加0．2g沸石时，其降解率达到59．1％．2．3只投加TiO。和沸石与投加TiO。-沸石组合时的降解率比较为了研究光催化剂TiO与沸石的协同作用，进行了一组对比实验，在废水中分别投加1．2gTiO：和沸石、TiO一沸石组合，紫外光照射3h日，对废水进行降解，实验结果见图4．哥醛逝0t／h图4投加不同催化剂的降解率由图4可知，在废水中分别投加1