光催化氧化法處理造紙廢液研究
摘要:以高壓汞燈作光源、銳欽礦型Ti02為催化劑，開展了光催化氧化法降解造紙廢液的試驗研究，考察了Ti02投量、H202投量、pH值、反應(yīng)時間等因素對降解效果的影響。試驗表明:25mL的廢液在TiO2投量為0.39,3%的H2O:投量為4mL,pH=12.5的條件下，于室溫下光照2h后對COD的去除率和脫色率分別達到了60%和90%，即采用光催化氧化法處理造紙廢液是有效的。
關(guān)鍵詞:造紙廢液;光催化氧化法;二氧化欽
1試驗部分
1.1廢液水質(zhì)
廢液取自福建省泉州地區(qū)的某造紙廠，其水質(zhì)見表1。
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1.2試驗裝置及方法
試驗裝置如圖1所示。整個反應(yīng)過程在紫外滅菌器內(nèi)進行，以便控制反應(yīng)條件，并提高對光能的利用率。高壓汞燈的功率為40W，主波長為253.7nm。保持紫外燈管在反應(yīng)器(6個100mL的燒杯)正上方20cm處。
每次取25mL廢液于燒杯中，加人一定量的TiO2后放到滅菌器內(nèi)用攪拌器攪拌均勻，在紫外燈下照射并間隔一定時間取樣，經(jīng)離心后分析COD(重鉻酸鉀法)、色度(稀釋倍數(shù)法)和pH值(電位計)。
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2結(jié)果與分析
2.1 TiO2投量對降解效果的影響
向盛有25mL造紙廢液的反應(yīng)器內(nèi)分別加人TiO2為0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.58，在溫度為20℃的條件下用紫外燈照射3h后取樣分析。COD去除率和脫色率隨TiO2投量的變化如圖2所示。
由圖2可知，在一定的TiO2投量范圍內(nèi)降解速率隨著Ti02投量的增加而增加，當(dāng)Ti02投量>0.3g后，增加Ti02投量反而會使COD去除率下降。據(jù)羅建中等的研究，原因可能是:當(dāng)Ti02投量較小時，有效光子不能完全轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，適一當(dāng)增加Ti02投量則能產(chǎn)生更多的電子一空穴對，可加快反應(yīng)速度，而用量過多則會造成光散射，反應(yīng)速度也就隨之降低了。綜上所述，確定最佳TiO2投量為0.3g。
2.2H202投量對降解效果的影響
H202(濃度為3%)投量對COD去除率和脫色率的影響見圖3(Ti02投量為0.3g，其他條件同前)。
從圖3可以看出，當(dāng)H2O:投量<4mL時，對污染物的降解速率隨H2O:投量的增加而增大，此后增幅較小。分析原因可能是:加人適量的H202可以提供大量的氧，并增加了·OH自由基的數(shù)量，因而加快了反應(yīng)速度;當(dāng)加人的H202過量后其會在去紫外線照射下迅速分解而失去作用。因此， 確定H20的最佳投量為4mL。
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2.3pH值對降解效果的影響
在H2O2投量為4mL,Ti02投量為0.3g的條件下考察了pH值對降解效果的影響，結(jié)果見表2.由表2可知，pH值越低則對污染物的降解率越高，當(dāng)pH值為1一3時色度僅為10倍左右，并伴有膠體析出現(xiàn)象(木質(zhì)素被酸析出來)。考慮到調(diào)節(jié)pH值的耗酸量較大，確定反應(yīng)的pH值仍為12.5。對反應(yīng)后pH值的測定結(jié)果顯示，pH都有向中性變化的趨勢(見表3)。
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2.4光照時間對降解效果的影響
在Ti02投量為0.3g,H20:投量為4mL的條件下考察了光照時間對降解效果的影響，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，COD去除率和脫色率隨著光照時間的增加而逐漸增大，并于120min左右時達到峰值，因此確定最佳反應(yīng)時間為2h。
3 結(jié)論
光催化氧化法處理造紙廢液的效果受Ti02 投量、H2O2投量、pH值、 光照時間等因素的影響， 其最佳參數(shù)為(處理25mL廢液):TiO2投量為0.3g，3%H2O2的投量為4mL，pH值為12.5，光照時間為Zh。此時對COD的去除率可達60%以上，脫色率高達90%。
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