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Ca2﹢對納米TiO2光催化處理酚氮廢水的影響

文檔作者：任俊杰郭延輝z 張延華s 王全鋒文檔來源： 1黃河勘測規(guī)劃設計有限公司 2河南藍森環(huán)?？萍加邢薰?3新鄉(xiāng)拓新生化股份有限公司		點擊數：	更新時間： 2024年07月31日
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CN35—1272，TK o
Ca2+對納米Ti02光催化處理酚氮廢水的影響
任俊杰，郭延輝z張延華s王全鋒，
(1黃河勘測規(guī)劃設計有限公司工程設計院河南鄭州45∞∞
2河南藍森環(huán)保科技有限公司河南鄭州45∞∞
3新鄉(xiāng)拓新生化股份有限公司河南新鄉(xiāng)453∞0)
摘要利用自制的懸浮態(tài)納米Ti02光催化反應器配合365nm的高壓汞燈，分別對pH=11的苯酚、氨氮及其混合液進行
了光催化降解實驗．重點研究Caz+對苯酚和氨氮降解的影響。實驗表明：不同濃度的Ca“對苯酚和氨氮的降解都有明顯的抑制
作用。Ca2+濃度越大抑制作用越強，且其對苯酚降解的抑制強于氨氮。
關鍵詞納米Ti0，光催化合酚含氮廢水Ca“離子的影響
中圖分類號：X75 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2們6)05—089—02
光催化技術是近年來為了促進水體凈化并同時分解污
染物而加緊研究開發(fā)的一項有前途的新型水處理技術。由于
其操作簡單、反應條件溫和、可以利用太陽能等顯著優(yōu)點，已
引起眾多學者的重視[”。
以焦化廢水為代表的廢水中．常含有多種酚類難降解有
機物．且含氮含磷．由于廢水中的可生化降解有機物含量低
致使生物法除磷效率較低．需化學法除磷。此時涉及到在除
酚除氮之前添加鈣鹽還是之后添加的問題．本研究以期對光
催化氧化難降解有機廢水的產業(yè)化提供幫助。
1實驗材料與方法
1．1材料與儀器
主要試劑：二氧化鈦(P25型北京安特普鈉科貿有限公
司)、硫酸氨(AR)、苯酚(AR)、ca(0H)2(AR)、硫酸(AR)、氫
氧化鈉(AR)、30％的H202(GR)等。
主要儀器：離心泵(AT一105，上海埃特)，離心式風機(上
海應答)，分光光度計，電子天平，高速離心機(LDZ4．1．2，北
京京立)。
1．2實驗方法
．自制反應器采用內置光源環(huán)狀夾套反應器．中心放
2501II『．365nm高壓汞燈．離心風機從反應器底部向高壓汞燈
鼓風冷卻，防止高壓汞燈滅??；反應器內環(huán)為石英材料；用循
環(huán)水泵從反應器底部抽動反應液至上部的布水裝置．經布水
后淋至內環(huán)管壁形成水膜。將Ti02粉末(1．09／L)和苯酚、氨
氮配成一定濃度的廢水．攪拌30m-n．超聲波粉碎1 5min。在
反應液中加入氧化劑30％的H力2n1UL起到協(xié)同氧化的作
用。每隔1h取樣．經高速離心30m．n’取上清液測定。
2結果與分析
Ti0：是一種半導體。根據半導體能帶理論，穩(wěn)態(tài)時電子
充滿于價帶之中．入<387nm的光可產生活躍的光生電子和光
生空穴．具有較高的催化效果。
苯酚在降解過程中，受pH的影響較大，當pH=6和pH=
11時降解效果最好。氨氮在降解過程中也受pH的影響較
大，pH越大降解效果越好[2]。為了在單項和混合液中苯酚和
氨氮都能有較高的去除效果，將試驗反應液pH定為11，考
察Ca各對其降解的影響。
2．1 不同濃度ca2+對苯酚降解的影響
光催化氧化處理苯酚廢水．低濃度苯酚廢水處理效率比
高濃度高。取苯酚濃度1∞mg／L(COD約250mg／L)，取鈣離子
濃度分別為5∞mg，L，250mg／L，125mg，L，0m9，L，經攪拌、超聲
波乳化。對比降解情況。得到降解曲線如圖1。
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圖1 不同鈣離子濃度對苯酚降解的影響
由圖1可知．不同濃度的Ca“對苯酚的降解均有不同程
度的影響，Caz+濃度越大，降解率越低。以0mg／L Ca“時降解
率為基準，把其他條件下的降解率與0mg／L Caz+時的降解率
之差值作為考察抑制作用大小的指標，可知．Caz+濃度為
125mg，L時，抑制作用約2％；濃度為250mg／L時，抑制作用
約5％；濃度為5∞mg『L時，抑制作用在10％以上。
2．2不同濃度Ca舢離子對氨氮降解的影響
配置氨氮濃度25mg，L的反應液，取鈣離子分別為(5∞、
250、125、0)m!I，L，經攪拌、超聲波乳化。根據氨氮的吸光度標
準曲線換算出氨氮濃度．得到降解曲線如圖2。
由圖2可知，Ca“對氨氮的降解有明顯的抑制作用，且
Ca2馓度越大抑制作用越強．但抑制作用小于Ca“對苯酚降
解的抑制作用。當Caz+濃度為5∞mlI，L時，對氨氮降解的抑
制作用最大，約為5％。
2．3不同濃度Ca舢對苯酚及氨氮混合液降解的影響
配制苯酚濃度1∞mlI，L、氨氮濃度25nlg，L作為反應液，
分別加入不同濃度的鈣離子經攪拌、超聲波乳化．實驗結果
見圖3、圖4。
作者簡介：任俊杰，男，碩士，工程師，主要從事水污染控制技術研究。
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圖2不同濃度鈣離子對氨氮降解的影響
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圖3 在混合液中不同濃度Ca“對苯酚降解的影響
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圖4在混合液中不同濃度ca“對氨氮降解的影響
由圖3可知．Ca“對混合液中苯酚的降解抑制作用依然
是隨著Ca2馓度的增加而增強。Ca厶濃度為125mg，L時，對混
合液中苯酚的抑制作用在3．6％；濃度為2∞mg『L時，抑制作
用在6．8％；濃度為5∞mg／L時，抑制作用在10％以上。
由圖4可知．Ca“對混合液中氨氮的降解抑制作用依然
是隨著Ca舡濃度的增加而增強．但是抑制作用均小于對苯酚
降解的抑制作用。Ca2+濃度為5∞mg，L時對混合液中氨氮的
降解抑制作用最大．為4．8％。
(上接第88頁)
2．4抑制作用的機理分析
Ti0：的光催化作用主要源于自身特殊的電子結構和良
好的光電特性．在光的照射下可產生高活性的光生電子和光
生空穴。苯酚的苯環(huán)在OH·作用下首先發(fā)生羥基化反應：而
后發(fā)生羥基的取代反應生成苯醌類物質，后生成有機酸．進
而轉化生成C02和H20‘，3；氨氮在OH·的作用下不用經過中
間狀態(tài)直接生成NO?！Ｈ绻刂坪脳l件N0。‘還可以經NO：‘
生成N：。Ca塒苯酚和氨氮的抑制作用原因可能是：Ca“可以
俘獲光生電子并在溶液中遷移直至與其他光生空穴復合．即
陽離子能在光生空穴和電子之間造成短路而使光生載流子
失活．從而抑制了光催化的效果?。
Ca“對苯酚降解的抑制作用大于對氨氮降解的抑制作
用?？赡苁怯捎诒椒邮黔h(huán)狀結構。對光生載流子活性及數量
均有較高的要求．由caz+造成的光生載流子失活對其影響較
大；而氨氮屬于無機離子。對光照下的TiO：光催化作用產生
的光生載流子活性及數量要求較低，從而受影響較弱。而在
混合液中，相當于增加了降解物(底物)濃度而催化劑的量并
未增加。使得苯酚和氨氮相互爭奪催化劑．從而形成競爭性
抑制作用．導致了各自的降解率下降。
3結論
Caz+對‘苯酚和氨氮的降解有明顯抑制作用．且Caz+濃度
越大，抑制作用越強。Ca舢濃度為5∞InlI／L時，對苯酚降解的
抑制作用在10％以上。對氨氮降解的抑制作用約5％。在苯
酚和氨氮的混合液中兩者的降解速率也受到明顯抑制．且由
于苯酚和氨氮的競爭性抑制作用，致使其抑制程度降低。
在進行投加Caz+化學除磷和光催化氧化除酚脫氮的組
合工藝中．應在光催化工藝之后進行化學除磷。
參考文獻
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nWde ph瞳∞亂aI”ic deg哺d甜∞of chI玎inat甜繃d pe囊jci曲s in啪·
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法．科技情報開發(fā)與經濟。2∞9，19(12)
表2加標回收譬試啦
3結論
應用吹掃捕集裝置吹掃富集水樣后進入氣相色譜儀．經
毛細管色譜柱分離后，火焰離子化檢測器測定甲基丙烯腈，
201 6．No．5．
方法采用保留時間定性，峰面積外標曲線法定量。該方法具
有操作簡單、靈敏度高、檢出限低、精密度和準確度較好等優(yōu)
點，可滿足地表水中甲基丙烯腈的監(jiān)測。
參考文獻
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測分析方法．第4版．北京：中國環(huán)境科學出版社
3中華人民共和國環(huán)境保護部．HJl∞．∞10環(huán)境監(jiān)測分析方法標準

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