纳米技术在污水处理中的实验研究

• 作 者: 王宇晖
• 机 构: 上海大学
• 出 处: 上海大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 纳米技术 光催化氧化 偶联剂 聚丙烯多面球 水处理 有机污染物降解 有机废水处理

纳米光催化氧化作为水处理的一种高级氧化技术具有处理效率高、工艺设备简单、操作条件易控制、非选择性地降解有机污染物、无二次污染等突出优点，为有机废水的工业化处理提供了新思路和新途径，在有机废水治理方面有着广泛的应用前景。本课题为上海市科委纳米专项项目(0223nm074)；上海市教委自然科学项目(03AK62)。
本课题选用聚丙烯多面球为载体，以偶联剂法制备负载TiO2聚丙烯多面球作为光催化剂，对具有代表性的模拟印染有机废水和实际生活污水进行了光催化氧化实验研究，较为系统的研究了光催化氧化技术的工艺条件、反应动力学。实验主要内容包括：
(1)选择合适的偶联剂并确定TiO2用量，结果表明，钛酸酯偶联剂用有机溶剂乙醇1：1稀释后负载效果较好，TiO2最佳投加量为2.5％～5％。
(2)以偶联剂法制备负载TiO2聚丙烯多面球，通过降解实验考察小球的光催化活性。在连续处理7次以后，负载TiO2光催化剂对30mg/L酸性红B溶液的降解脱色率依然保持在95％以上。
(3)以负载TiO2聚丙烯多面球为光催化剂，实验选择酸性红B染料模拟有机废水为处理对象，分析了溶液初始浓度、曝气强度、pH值、H2O2投加量、Fe3+投加量、自由基清除剂乙醇、光照强度、多面球直径等因素对光催化氧化反应的影响规律。
(4)在光催化氧化处理实际生活污水的研究中，进一步分析了初始浓度、pH值、H2O2投加量、光照强度对CODCr去除效果的影响，为光催化技术的实用化提供了一些借鉴和参考。
(5)对光催化氧化酸性红B溶液的反应动力学进行了实验研究，结果表明，负载TiO2聚丙烯多面球光催化氧化酸性红B溶液的反应表现为一级反应，反应速率遵从多相催化动力学方程——Langmuir-Hinshelwood方程，反应速率常数k和吸附平衡常数KA为：k=1.81mg·L-1·min-1，KA=1.23×10-2mg-1·L。