光催化氧化处理苯酚废水.pdf

第29卷第6期
北京化工大学学报
Vol 29 No 6
2002年
JOURNAL OF BEIJ IN G UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY
2002
研究简报
光催化氧化处理苯酚废水
施宝昌洮维榕:勤娜
(北京化⊥大学化学工程学院,北比京10009)
摘要:用TiO2作为光催化剂,在平板反应器上研究了含酚废水的流速、紫外光編射照度及疒产地差别对光催化氧
化废水中本酚速度的影啊。同时考察了」紫外光镉射照度相当的太阳光对翠酚废水的氧化结果。
关健词:光催化氧化;水处理;TO2;紫外光;太阳光
中图分类号:TQ085.412
所定的重铬酸钾喆法
随着工业的发展,水资源受到凵益严重的污染,
实验结果与讨论
如何使被污染的水净化,成为环保作的一个重点2.1紫外光处理苯酚废水影响因素的研究
和难点。早在1976年 Carey等人就报导了在紫
紫外线杀菌灯功率为20W,配制浓度大约为1
外光的照射ド,TO2可使难降解多氯连苯溶液脱mmoL的翠酚溶液作为待处理的废水。用UV-B
氯。出丁光催化氧化废水的反应具有可以处理生物型紫外辐照计检测辐射照度。
难降解的有机物的能力,而且不产生.二次污染,?此2.1.1不同产地的催化剂对COD去除率的影响
成为研究的热点。由于人造紫外光源的辐射照将3利不同厂家生产的TiO2催化剂(A、B、C)分别
度及波长范围比较稳定,因此多数研究人员采用紫涂布」玻聃纤维布上、构成板反应器、反应器面积
外灯作为研究光源。笔者认为人阳光是一种真正的
为120cm2,在紫外辐射照度为33.4W/m2,流速为
尤一次污染的免费光源,所以考察了与紫外光辐射1.2mL/min条件下使苯酚废水流过反应器,取样,
照度相当的人阳光対苯酚废水的氧化结果,让实在。测试其COD的变化然片使此废水再次流过反应
辐射照度相当时,人阳光催化氧化与紫外光有相同器,再次取样测COD,如此为一个循坏反应,得到如
的处理效果,可以引用以紫外光为光源作实验得到1所示的结果
的结论。
200
1实验部分
1.1药品与仪器
本酚,分析纯,北京化学试剂二;TiO2,选择
100
个不同地点不同厂家的产品:玻璃纤维布,市售
UV-B型紫外辐照计,北京帅人光电仪器;平板
B
反应器,自制。
1.2光源
0
循环反应次数
人造光源:紫外光;大然光源:太阳光
分析方法
图1催化剂产地不同时OD与循环反应次数的关系
化学耗氧量(COD)的测定采用GB11914-89
Relation bet ween COD and the circular times of re
action with the catalysts madc in diffcrcnt districts
收稿口期:2002-03-11
出上图可以看出,在没有催化剂存在时,苯酚在
第一作者:男,1941年生,教授
紫外光的照射下也能发生部分降解,但其降解的速
第6期
施宝昌等:光催化氧化处理苯酚废水
率很慢,而且反应进行到了一定程度就基本停止。系。造成这和现象的主要原因是流速增人后,其湍
催化剂的产地不同,其催化效果也不一样,C催化剂动程度增人,溶解氧增多,?而光催化氧化过程的主
表现}最高的催化活性,其COD的ム除率在废水循要氧化剂羟基自由基增多,COD的厶除率也就
环处理4次之后能达到87.8%。造成这种差別的增人了。?而,当辐射强度一定时,选择较人的流速
原因是催化剂的产地不同,TiO2粉体中锐饮型晶体可以使废水中总的COD除率增加。
含量不同,催化剂的颗粒大小、比表而积与载体的结
合能力都有所不同,导致它们的催化降解性能不同。
6 m L/mi1
ML/min
在下而的实验中,选择傩化性能较好的C催化剂作
-1. 5 ml/min
为光催化剂。
2.1.2不同辐射照度对COD去除率的影响用前
述的反应器,当流速为3mL/min时,通过改变辐射
照度米研究其对COD去除率的影啊,得到如图2所
示的结果
200
循环反应次数
-20.0W/rm-
150
-25.0w/m
图3流速不同时COD与循环反应次数的关系
33.0W/m
Fig 3 Relation between COD and the circular times of re
action with differenl [low rales
2.2天然光源与人造光源处理苯酚废水的比较
众所周知,太阳光中含有紫外光,?而,太阳光
也可用做光催化氧化的光源。人阳光有其他光源无
法比拟的优势,首先,人闻光是自然界中取之不尽
循环反次数
用之不竭的免费能源,其次,人阳光是清沾能源,不
图2辐射照度不同时COD与循环反应次数的关系
会带米二次污染。虽然它受气候影响,但它特別适
gs,2 Relation between COD and the circular times of re合在自然环境中应用。在国内外利用人阳光处理有
action with different radiant illumination intensitie
机物的研究报道比较少,出此,本文以人阳光为光源
山图2可以看出,紫外光的辐射照度对COD的与紫外光源对比,対條解进行了研究。
去除半影啊比较大,辐射照度为33.0Wm2时的苯
反应器的面积为188.7cm2,流速为25.5mL
酚降解速卒与辐射照度为20.0Wm2时相比明显min,用紫外光与太阳光分別处理1 mmol/L的苯酚
加快,前者的COD去除卒达87.8%,斤者为废水测试其COD的变化。
75.5%。这是由于可被败收的光子增多,沪牛更多2.2.1利用紫外光处理莱酚废水紫外光辐射照
的氧化剂(即羟基自出基)的缘放。但是,辐射照度度为16.50Wm2时,处埋结果如图4所示。
增加了65%,而COD具相应的下降了50.2%,单倞
辐射照度的COD去除率ト降。这是?为COD的去
230
除率除了受到氧化剂浓度的影响,述与苯酚分子与
氧化剂的反应速度及翠酚分子的扩散速度有关。所
?210
以,在后面的实验中,选择了较低的辐射照度。
2.1.3不回流速対COD去除率的影响用前述的
反应器,当辐射照度为20Wm2时,通过改变流速
米研究流速对COD厶除率的影响,实验得到如图3
所小的结果。
循环反应次数
由上糾,以第一次循环为代表,通过比较可以看
图4紫外光辐照下COD与循环反应次数的关系
出,当流速増加倍后、COD的下降数减少了20%
Fig 4 Rclation bctwccn COD and thc circular limes of rc
259%,也就是说,COD的下降数与流速不是反比关
action under the ultraviolet irradiation