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超聲波-光催化降解處理苯酚溶液(廢水)實驗研究

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本文摘要:選用TiO2作光催化劑,通過超聲波-光催化氧化法處理苯酚溶液的實驗研究,證實了超聲波氧化法和光催化氧化法聯合使用時存在協同作用,能比單獨使用更有效地處理含酚廢水,并確定了處理的最佳條件。
含酚廢水的處理是目前大家關注的課題之一。近十幾年發展起來的半導體光催化氧化處理技術,為解決這一難題提供了一種有效的方法。其中TiO2光催化活性高、水中穩定性好、無毒,在廢水處理中具有較好的應用前景。超聲波氧化法是聲學與化學逐步交叉滲透,形成的一門嶄新的水處理方法,已經逐步被引進環保領域用于治理含酚廢水的污染,并顯示出優越性,被越來越多的學者所關注。但是光催化氧化法和超聲波氧化法能有效處理低濃度含酚廢水,而處理中高濃度的含酚廢水時處理效果并不良好。因此,采用單一的處理方法,對含酚廢水這樣的難降解有機廢水,出水很難達到理想的處理效率。本實驗針對苯酚溶液作為模擬含酚廢水,聯合光催化氧化法和超聲波氧化法處理方法考察兩項技術之間的協同作用,尋求超聲波-光催化降解含酚廢水的適宜條件。
1  實驗部分
1.1 試劑和儀器
苯酚溶液(自制);TiO2(重慶川東化工有限公司);80-2B型離心沉淀器(鹽城市科學儀器廠);721型分光光度計(上海桂戈實業有限公司);馬弗爐(滬南實驗儀器廠);探頭式超聲波發生器(中國科學院聲學研究所);500W高壓汞燈(上海桂戈實業有限公司)。
1.2 實驗方法
將一定濃度的苯酚溶液400 mL和一定質量的TiO2粉末加入到500 mL燒杯中,打開曝氣頭的電源,向反應器通入空氣1 h進行攪拌和預曝氣,使TiO2在溶液中均勻
實驗裝置圖
分散并提供反應所需的氧氣,制成TiO2-苯酚溶液懸濁液。實驗裝置如圖1所示。調節超聲發生器的頻率為18 KHz,聲強為11.94 W/cm2(對應電功率135 W,聲功率54 W)。實驗過程中不調節反應液的溫度,不控制離子強度。在超聲波輻照過程中向反應液中進行空氣連續曝氣,保持反應液處于氧氣飽和狀態。打開高壓汞燈電源,紫外線照射反應液,并將高壓汞燈預熱5 min后記錄實驗起始時間。光照一定時間后取樣進行高速離心分離。取上層清液分析測定苯酚溶液在超聲波-光催化反應前后的濃度變化。
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