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随着印染工业的开展,染料的数量及品种快速增加,染料废水已成为水污染的重点污染源之一。目前,印染工业废水处理的办法有很多,包括吸附法、电化学法、生化法、混凝法、光催化氧化法、化学氧化法等,其中光催化氧化法作为一种高效、干净的处置办法被国内外学者普遍关注。亚甲基蓝是印染废水中典型的有机污染物之一,对其实施降解和脱色是印染污水管理的重要手腕之一。
本文采用光催化氧化法,以自制的新型光催化反响器降解亚甲基蓝模仿废水,研讨交变磁场的频率、经过线圈电流大小以及时间等要素对其催化效果的影响。
一、实验局部
1.1 仪器和试剂
H2050R-1离心机(湖南相仪实验室仪器开发有限公司);剖析天平(上海精科天平);0.2OP-551空气紧缩机;CD-BDDSSignalGenerator信号发作器;TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限义务公司)。
德国P25纳米TiO(2北京安特普纳有限公司);亚甲基蓝(AR,国药集团化学试剂有限公司);NaOH,AR(上海苏懿化学试剂有限公司)。
1.2 实验办法
运用自制的光催化反响器,取亚甲基蓝溶液125mL,参加定量的二氧化钛和过氧化氢,控制反响体系温度30℃,外加交变磁场,反响到一定时间后取样,放入高速离心机中,以14000r/min离心8min,取上层清液过滤,测定亚甲基蓝的吸光度,计算其降解率。
用紫外-可见分光光度法测定亚甲基蓝含量,在其特征波长664nm处,测其吸光度值A。亚甲基蓝的降解率依照下式实施计算:
二、结果与讨论
2.1 外加交变磁场的频率大小对光催化降解的影响
取125mL亚甲基蓝溶液,初始浓度为10mg/L,pH为9,参加25μL过氧化氢、0.20gTiO2,交变磁场频率分别为0kHz、4kHz、8kHz、10kHz、12kHz、14kHz、16kHz、20kHz,通入线圈电流为1A,反响1h后取样,离心过滤,测吸光度,计算降解率,实验结果如图1所示。
实践证明,外加交变磁场的频率对TiO2光催化降解亚甲基蓝有一定的影响。随着交变磁场频率的增大,亚甲基蓝的降解率逐步增大,到12kHz时到达最大值,然后随着交变磁场频率的增大,降解率先减小然后趋于平稳。在光催化体系外加交变磁场降解亚甲基蓝的光催化效果与不加交变磁场要好得多,且随着外加交变磁场频率的增大,磁场强度也随之增大,磁感应产生的紫外光也变强,磁场与紫外光的协同作用就愈加明显,亚甲基蓝的降解率随之增大。但是,降解率并非随着频率的增大而无限制增大,而是有一个最佳值,然后降解率就简直不变,就是说,交变磁场对光催化降解亚甲基蓝的影响是有限度的。
2.2 通入线圈电流大小对光催化降解的影响
取125mL亚甲基蓝溶液,初始浓度为10mg/L,pH为9,参加25L过氧化氢、0.20g的TiO2,交变磁场频率为12kHz,改动线圈电流分别为0.4A、0.6A、0.8A、1.0A、1.2A、1.6A、2.0A,反响1h后取样,离心过滤,测吸光度,计算降解率,实验结果如图2所示。
实考证明,通入线圈的高频交流电流大小对TiO2光催化降解亚甲基蓝有一定的影响。随着通入线圈高频交流电流的增大,线圈产生的交变磁场的强度也在增大,提升了光催化反响的效率。当交变磁场的频率为12kHz,通入线圈的高频交流电流为2.0A时,亚甲基蓝降解率可达96.85%。
2.3 反响时间对光催化降解亚甲基蓝的降解率和COD的影响
取125mL亚甲基蓝溶液,初始浓度为10mg/L,pH为9,参加25μL过氧化氢、0.20g的TiO2,交变磁场频率为12kHz,通入线圈电流为2.0A,反响时间分别为0min、2min、5min、10min、15min、20min、40min、60min、90min、120min,离心过滤后,测吸光度和COD值,计算降解率和降解前后的COD值,实验结果如图3和图4所示。
实践证明,反响时间对TiO2光催化降解亚甲基蓝有一定的影响。随着反响实施,初始阶段,亚甲基蓝降解速率增大较大,反响5min时就到达89.11%,然后降解率随反响时间增加而增大,但是增大的速率迟缓,当反响时间为120min时,降解率到达98.67%。
亚甲基蓝溶液的初始COD值为25.68mg/L,随着反响实施,COD先增大,到达峰值后逐步降低,在反响120min时,溶液的COD值为10.81mg/L。本实验中亚甲基蓝COD值先增大后减小的变化很可能与中间产物有关,随着中间产物增加,溶液总的COD值就会变大,随着降解时间的逐步增大,中间产物随之被降解,因而溶液的COD值逐步减小。
三、结论
研讨标明,用光催化新办法降解亚甲基蓝溶液获得了很好的效果,亚甲基蓝溶液能够很快褪色,取得最佳工艺条件为:交变磁场频率为12kHz,通入线圈电流为2.0A,反响时间为120min,降解率达98.67%,COD值由25.68mg/L降为10.81mg/L,溶液颜色由蓝色变为无色。