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光催化氧化法處理造紙廢液

中國污水處理工程網 時間:2010-5-31 15:32:39

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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

廢液取自福建省泉州地區的某造紙廠,其水質見表1。

1.2試驗裝置及方法

試驗裝置如圖1所示。整個反應過程在紫外滅菌器內進行,以便控制反應條件,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。保持紫外燈在反應器(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,經離心后分析COD(重鉻酸鉀法)、色度(稀釋倍數法)和pH值(電位計)。

2結果與分析

2.1 TiO2投量對降解效果的影響

向盛有25mL造紙廢液的反應器內分別加人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投量范圍內降解速率隨著Ti02投量的增加而增加,當Ti02投量>0.3g后,增加Ti02投量反而會使COD去除率下降。據羅建中等的研究,原因可能是:當Ti02投量較小時,有效光子不能完全轉化為化學能,適一當增加Ti02投量則能產生更多的電子一空穴對,可加快反應速度,而用量過多則會造成光散射,反應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自由基的數量,因而加快了反應速度;當加人的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。

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pH值為1一3時色度僅為10倍左右,并伴有膠體析出現象(木質素被酸析出來)。考慮到調節pH值的耗酸量較大,確定反應的pH值仍為12.5。對反應后pH值的測定結果顯示,pH都有向中性變化的趨勢(見表3)。

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,因此確定最佳反應時間為2h。

3 結論

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%。

參考文獻:
[1]何增耀;環境監測〔M〕.北京:農業出版社,1994.
[2]陳若墩.環境監測實驗〔M〕.上海:同濟大學出版社,1993.
[3]羅建中,齊水冰,操洲杏,等.光催化氧化法處理垃圾填埋場滲濾液的研究〔J〕.環境污染與防治,2001,23(2):63一65.作者: 戴前進

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