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纳米干粉灭火2氧化钛薄膜光催化处理造纸废水最好工艺条件

发布时间:2019-07-30 08:12:09

纳米干粉灭火2氧化钛薄膜光催化处理造纸废水最好工艺条件

传统治理造纸废水的方法有电解处理法、化学方法、吸附法、膜分离法、生物法等,随着纳米材料的发展,构成了半导体薄膜光催化法和光电催化法处理废水为代表的新兴技术,使得纳米材料在废水处理方面得到了广泛利用。

本文彩用微波辅助低温法划槽制备锐钛矿型2氧化钛薄膜,对实际造纸废水进行了光催化降解处理,并与传统溶胶凝胶法制备薄膜的光催化降解效果进行对照,肯定采取本实验方法制取的薄膜降解造纸废水COD值的最好工艺条件,并对造纸废水的处理做了研究。

1材料来源

造纸废水由西安兄弟纸业团体提供,COD值为9160mg/L。

2 TiO2薄膜的低温制备

将钛酸4丁酯与2/3体积的无水乙醇混合,搅拌20min,得到A溶液。配制2次蒸馏水、冰醋酸和1/3体积的乙多士炉醇的混合液,用硝酸调理溶液pH为3.0,得到B溶液。在搅拌下将B液滴加入A液中,70℃回流6h,然后将溶液置于微波水热仪铝卡通人偶合金中,微波

(120℃,150W)辐照40min,得到TiO2水溶胶。终究混合液中各组分的摩尔比为Ti(OC4H9)4:H2O:C2H5OH:HAc储能水罐=1:30.5:12:1.5。

清洗干净玻璃基板(4cm×3cm),烘干后浸入到上述水溶胶中,采取提拉法镀膜,自然晾干。如此反复4次,放入烘箱中在100℃下烘2h,自然冷却后取出,进行光催化降解实验。

3光催化反应实验

分别取COD值在500~5000mg/L范围的造纸废水400m洋酒L于烧杯中,调理pH值分别为2、4、6、8,再分别放入负载TiO2膜的基片(4cm×3cm/片,3片),在自制的光催化反应装置中进行光催化降解实验。采取紫外灯(80W、λ=254nm)作光源,PVC光纤作传光介质,调理光照距离,将紫外光集中导入水中,磁力搅拌并调理水温为适当值,间隔1h取样。用DR1010型COD检测仪测定光催化前后废水COD值。通过COD去除率来评价催化剂的活性。分别探讨了不同光催化条件、pH值及废水初始COD值对COD去除率的影响。

COD去除率的计算公式为:COD去除率%=[(COD0-COD)/COD0]×100%

式中:COD0为降解前的含量(mg/L),COD为降解后的含量(mg/L)。

光催化降解装置如图1所示。

4薄膜的SEM表征及亲水性分析

视察图3可以得到,(a)和(b)分别为微波辅助低温法和溶胶凝胶法制电容砖备的TiO2薄膜表面SEM图片(图中右上角为薄膜的特殊接触角光学照片),其中(a)薄膜表面颗粒粒径联苯菊酯大,薄膜粗糙度高,这是由于床罩在成膜进程中粒子分散和迁移速率均很缓慢而至,增进了膜表面吸附有机物份子,加快光催化氧化反应的进行。而(b)薄膜表面颗粒粒径较小,排列较为致密,则是由于粒子分散和迁移速率较快而至。本实验采取微波水热法处理先驱液,通过微波中发出的高频电磁辐射作用,促使偶极子快速旋转驱动晶粒聚合,从而加快反应速率,缩短反应时间,同时微波的非热效应作用影响了产物晶型的构成和转变,促使其在120℃由非晶相大部份转化为锐钛矿相,实现快速低温条件下制备结晶保险丝性良好的锐钛矿木工刨床型2氧化钛薄膜。

通过测定接茶叶机械触角来分析膜表面亲水性,以此进1步评价薄膜的表面性质。视察图3(a)和(b)中右上角小图(两种薄膜的接触角光学照片),从图中可以看出,(a)中水滴在薄膜表面上比(b)中的更加铺展,通过视频插座测定(a)膜接触角较小为10.6°,而(b)膜接触角为19.3°,说明(a)膜的浸润效果优于(b)膜。通过上述分析表明采取本实验方法制备的薄膜亲水性更好。

MP3 5不同光催化条件降解效果的对照

图4是COD值为90除尘器0mg/L、pH为3.5、水温为30℃的400mL造纸废水在不同光催化条件下、降解时长为10.0h,废水COD去除率随光照时间变化曲线。

由4可看出,在3种条件下光催化处理造纸废水,随着反应时间的延长,光辐照量增大,COD去除率逐步增大。当反应时间为8.0h时,COD去除率到达最大值,其中在只有紫外灯照耀下废水的COD去除率最低为8.6%,其次是溶胶凝胶法制备的薄膜在紫外灯照耀下COD去除率为71.2%,微波辅助低温法制备的薄膜在紫外灯照耀下光催化效果最好,COD去除率可达80.3%。超过8.0h后,随反应时间的增加COD去除率几近保持不变,证明最好光照时间为8.0h。

6 pH值对废水中COD去除率的影响

取COD值为900mg/L的测量探头造纸废水400mL于烧杯中,以HNO3和NaOH调理废水的pH值分别为2、4、6、8,将内墙瓷砖微波辅助低温法制备的薄膜(4cm×3cm/片,3片)置于温度为30℃、不同pH值的造纸废水中,光照时间为8.0h,考察pH值对COD去除率的影响,如图5所示。

由图5可知,随着pH值的不断增大,COD去除率先增大后减小,当pH=4.0时,COD去除率到达最大值为81.1%,随着pH值得继续增大,COD去除率逐步较小。所以在pH值为4.0时,催化剂具有最高的光催化活性,造纸废水的降解效果最好。

7废水最好初始COD值的选择

调理废水pH值为4.0,其他条件不变,改变废水初始COD值来考察初始COD值的变化对废水COD去除率的影响,如图6所示。

由图6可得,选取废水COD值在500~5000mg/L范围内,废水初始COD值的变化对COD去除迅速下降。在废水浓度处于500~1000mg/L范围内,降解效果良好,COD去除率在废家庭影院水浓度为1000mg/L时到达最大值为81.0%。

8水温对COD去除率的影响

实验各因素均依渔夫帽照以上所得最好结果取值,改变废水温度来考察水温对COD去除率的影响,如图7所示。

由图7可得,随着废水温度的不断升高,COD去除率快速增大,当温度升至35℃时,COD去除率到达最大值,继续升高温度,COD去除率开始缓慢增大。从节俭能源的角度动身,选择水温在35℃为好,光催化薄膜可起到良好的降解效果,COD去除率可达81.3%。1般夏季处加料机理造纸废水效果更好。

9结论

9.1采取微波辅助低温法制备的纳米TiO2薄膜,经结构表征与亲水性能分析,主要调光开关为锐钛矿结构,网络安全接触角为10.6°,与传统溶胶凝胶法制备的薄膜相比,亲水性能增强,表明此方法制备的薄膜具有良好的光催化活性和亲水性;本实验方法的优点在于下降了反应温度,实现晶相低温转变。

9.2记录通过TiO2薄膜光催化降解实际造纸废水实验,分析了光催化氧化的影响因宠物球素,结果表明:采取本实验方法制备的薄膜,经紫外光(80W、254nm)辐照8.0h,调理pH为4.0,选取废水初始COD值在500~1000mg/L之间时,水温为35℃,光催化降解效果最好,COD去除率达81.3%。

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