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超声波-光催化降解处理苯酚溶液(废水)实验研究

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本文摘要:选用TiO2作光催化剂,通过超声波-光催化氧化法处理苯酚溶液的实验研究,证实了超声波氧化法和光催化氧化法联合使用时存在协同作用,能比单独使用更有效地处理含酚废水,并确定了处理的最佳条件。
含酚废水的处理是目前大家关注的课题之一。近十几年发展起来的半导体光催化氧化处理技术,为解决这一难题提供了一种有效的方法。其中TiO2光催化活性高、水中稳定性好、无毒,在废水处理中具有较好的应用前景。超声波氧化法是声学与化学逐步交叉渗透,形成的一门崭新的水处理方法,已经逐步被引进环保领域用于治理含酚废水的污染,并显示出优越性,被越来越多的学者所关注。但是光催化氧化法和超声波氧化法能有效处理低浓度含酚废水,而处理中高浓度的含酚废水时处理效果并不良好。因此,采用单一的处理方法,对含酚废水这样的难降解有机废水,出水很难达到理想的处理效率。本实验针对苯酚溶液作为模拟含酚废水,联合光催化氧化法和超声波氧化法处理方法考察两项技术之间的协同作用,寻求超声波-光催化降解含酚废水的适宜条件。
1  实验部分
1.1 试剂和仪器
苯酚溶液(自制);TiO2(重庆川东化工有限公司);80-2B型离心沉淀器(盐城市科学仪器厂);721型分光光度计(上海桂戈实业有限公司);马弗炉(沪南实验仪器厂);探头式超声波发生器(中国科学院声学研究所);500W高压汞灯(上海桂戈实业有限公司)。
1.2 实验方法
将一定浓度的苯酚溶液400 mL和一定质量的TiO2粉末加入到500 mL烧杯中,打开曝气头的电源,向反应器通入空气1 h进行搅拌和预曝气,使TiO2在溶液中均匀
实验装置图
分散并提供反应所需的氧气,制成TiO2-苯酚溶液悬浊液。实验装置如图1所示。调节超声发生器的频率为18 KHz,声强为11.94 W/cm2(对应电功率135 W,声功率54 W)。实验过程中不调节反应液的温度,不控制离子强度。在超声波辐照过程中向反应液中进行空气连续曝气,保持反应液处于氧气饱和状态。打开高压汞灯电源,紫外线照射反应液,并将高压汞灯预热5 min后记录实验起始时间。光照一定时间后取样进行高速离心分离。取上层清液分析测定苯酚溶液在超声波-光催化反应前后的浓度变化。

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