Fenton試劑法和TiO-,2--CS光催化法處理有機廢水的研究.pdf

1、目前環(huán)境污染越來越嚴重，因此環(huán)境清潔和環(huán)境補救成為一個急迫的任務(wù)。在各種凈化環(huán)境技術(shù)中，高級氧化技術(shù)作為一種新環(huán)境凈化技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。高級氧化技術(shù)對水體中有毒有害難降解的污染物具有較強的應(yīng)用優(yōu)勢，具有高效、快速、無二次污染等眾多優(yōu)點，因而有著廣闊的應(yīng)用前景。高級氧化技術(shù)的關(guān)鍵是產(chǎn)生高度活性的·OH，按所用的氧化劑及催化條件的不同，通常可以分為三大類：Fenton試劑法及類Fenton試劑法，臭氧及組合臭氧氧化法，半導(dǎo)體光催化氧化

2、法。本文選取了其中的Fenton試劑法和半導(dǎo)體光催化法進行探討。首先，選取有機磷農(nóng)藥之一久效磷以及褐藻膠生產(chǎn)廢水作為研究對象，利用Fenton試劑法對它們進行了研究。 對于久效磷，本文采用正交實驗和單因素實驗分別考察了pH值，H2O2用量，F(xiàn)e2+濃度，反應(yīng)時間，反應(yīng)溫度等5個因素在Fenton氧化久效磷過程中對COD去除率的影響。在選用的試劑用量中，由正交實驗得出5個因素的影響主次順序為H2O2濃度＞反應(yīng)溫度＞反應(yīng)時間＞pH

3、值＞Fe2+濃度，COD去除率最高為78.8％。通過單因素實驗得出最佳反應(yīng)條件是2.0mlH2O2，70℃，pH值為3，0.50mmol/lFe2+，經(jīng)過反應(yīng)10h后，溶液中的有機物全部被礦化為無機物，COD去除率達100％，并基本符合準一級動力學(xué)反應(yīng)。另外，還考察了過渡金屬離子Cu2+、Mn2+、Co2+、Zn2+對Fenton試劑的協(xié)同催化作用。經(jīng)實驗證明，在一定濃度下，它們都對Fenton反應(yīng)具有很好的促進作用，其中Cu2+的作用

4、最佳，其原因是過渡金屬離子有助于H2O2分解為羥基自由基，從而提高了反應(yīng)效率。最后，借助GC-MS測定了Fenton法反應(yīng)過程中久效磷的殘留量，發(fā)現(xiàn)30min后溶液中已經(jīng)檢測不出久效磷。 對于褐藻膠生產(chǎn)廢水，首先采用了正交實驗考察了5個因素對Fenton法降解褐藻膠生產(chǎn)廢水的影響，在選用的試劑用量中，影響的主次順序為Fe2+濃度＞反應(yīng)時間＞反應(yīng)溫度＞pH值＞H2O2濃度。然后采用單因素實驗分別探討了以上5個因素的影響，確定了最

5、佳反應(yīng)條件是0.5mlH2O2，40℃，pH值為3；4.0mmol/lFe2+，經(jīng)過60min后，F(xiàn)enton反應(yīng)達到了平衡，COD去除率最高為62.9％，出水COD值為67mg/l。 其次，選取了酚類中的2,4-二氯苯酚作為代表物，制備了TiO2-CS微球作為催化劑，采用光催化法對其進行研究。本文主要考察了催化劑用量及種類、初始溶液的pH值、空氣、2,4-二氯苯酚初始濃度、反應(yīng)時間等5個因素對光催化反應(yīng)的影響。 催

6、化劑TiO2-CS微球的用量對2,4-二氯苯酚去除率的影響比較明顯。未加催化劑時，去除率最高達80.4％，催化劑濃度為O.1g/L時對光催化反應(yīng)最有利，去除率最高達95.4％。由于包覆了殼聚糖的TiO2粉末改善了TiO2粉末的分散性和親水性，延長了光致電子-空穴的分離壽命，因此，相同濃度的TiO2-CS微球的光催化效果比TiO2粉末好，反應(yīng)30min后其催化效果比TiO2粉末高約14％，比文獻值[119]高36.6％。 溶液初

7、始pH值對去除率、溶液色度以及反應(yīng)過程中溶液pH值的變化也有較大的影響。pH=12.5時，2,4-二氯苯酚的去除率最高，在30min內(nèi)達94.8％。在通空氣時，溶液的色度先升高，達到最高值后再逐漸降低。當初始pH值過低或過高時，水樣的pH值在整個降解過程中基本不變；當溶液的初始pH值處于弱酸性或弱堿性時，溶液的pH值在反應(yīng)的前30min變化很大，但降到3后就基本維持穩(wěn)定。 溶液中的O2含量對光催化氧化反應(yīng)起著關(guān)鍵作用。雖然是否

8、通空氣對反應(yīng)過程中的pH值變化以及反應(yīng)前30min的去除率影響都不是很明顯，但是，O2含量對溶液的色度有很顯著的影響。溶液中保持有充足的氧氣時，色度在30min后很快就下降；氧氣消耗完后未得到補充時，色度達到最高值后就穩(wěn)定不再下降，一旦得到補充后，溶液的色度立即快速下降。 2，4-二氯苯酚的光催化氧化符合零級動力學(xué)特征。三種初始濃度(25mg/l、50mg/l、100mg/l)的反應(yīng)速率常數(shù)k分別是0.4987，0.9496，