二氧化鈦脅迫下COD降解的研究.pdf

1、利用化學(xué)混凝法和TiO2光催化法對西安兄弟紙業(yè)集團造紙廢水的降解處理作了研究。首先用化學(xué)混凝法對造紙廢水進行處理,確定了化學(xué)絮凝過程中復(fù)合混凝劑的種類、最佳配比以及復(fù)合混凝處理時的最佳工藝條件。按照復(fù)合混凝的最佳配比量加入造紙廢水,進行混凝處理,使COD值由原來的5500mg·L-1可降至1000mg·L-1。隨后采用TiO2光催化氧化法對混凝后的廢水二次處理。通過實驗分別利用兩種方法即溶膠-凝膠法和微波輔助溶膠-凝膠合成法制取了納米T

2、iO2薄膜。同時對其各項性能進行表征分析,研究了其成膜機理、微觀組成、表面性能及光學(xué)性能等。然后利用兩種薄膜的光催化作用分別對復(fù)合混凝處理的廢水進行二次降解,對處理工藝參數(shù)進行探討。本實驗具體內(nèi)容和相關(guān)結(jié)論如下。
　　 首先對黑液進行混凝處理,選擇聚合氯化鋁(PAC),陽離子型聚丙烯酰胺(CPAM)和聚合硫酸鐵(PFS)作為混凝試劑,通過COD、吸光度及沉淀量的測定,研究了單一的混凝劑降解效果,再探討了復(fù)合型混凝劑的效果及pH值

3、影響。結(jié)果證明:復(fù)合混凝處理優(yōu)于單一混凝效果,并得到復(fù)合型混凝劑的最佳用量比(體積比)為PAC:PFS:CPAM=5:3:2,最佳酸度為pH=6。
　　 通過溶膠-凝膠法,選用Ti(OC4H9)4作為鈦的前驅(qū)液,并采用浸漬-提拉法涂膜,經(jīng)500℃燒結(jié)制成TiO2薄膜,通過X-射線衍射(XRD),掃描電子顯微鏡(SEM),原子力顯微鏡(AFM),紫外-可見光譜(uv-vis)及膜表面接觸角等檢測技術(shù)對TiO2膜的結(jié)構(gòu)、組成、光學(xué)性

4、能及表面性能進進行表征分析。然后對混凝后廢水進行光催化氧化處理,并對光催化法工藝參數(shù)進行了研究?？傻媒Y(jié)論為:該方法所制備的薄膜晶體構(gòu)成主要為銳鈦礦相,薄膜中顆粒小,排列致密且分布較為均勻,其中薄膜(負載4層)成膜效果優(yōu)于薄膜(負載5層):經(jīng)能譜分析,膜中Ti和O原子個數(shù)比為1:2,說明薄膜所含主要成分為TiO2,并在紫外光λ=300nm處,有較大吸光度,同時膜表面接觸角θ＜90°,說明物質(zhì)表面具有親水性,經(jīng)UV照射后,接觸角(θ)變小,

5、親水性增強。光催化階段最優(yōu)工藝條件為:廢水COD值在900mg·L-1附近,pH=3.5,紫外光(80W、254nm)輻照10.0h,光照距離d=8cm,降解效果最佳,COD去除率最高為77.9%。降解后廢水COD值約為199mg·L-1,可用于循環(huán)制漿用水。
　　 以溶膠-凝膠法為基礎(chǔ),采用微波輔助低溫合成法制備了TiO2薄膜。經(jīng)X-射線衍射(XRD),掃描電子顯微鏡(SEM)及膜表面接觸角等測定手段分析表征TiO2薄膜微觀結(jié)

6、構(gòu),組成及表面性能,與溶膠-凝膠方法作對比。然后對混凝后廢液進行光催化降解,同時對反應(yīng)影響因素做了研究。結(jié)果說明:該方法可制得良好的銳鈦礦型TiO2薄膜,與傳統(tǒng)法相比,生成物顆粒變大,排列疏松且分布均勻,能譜分析可知薄膜主要成分為TiO2,且Ti原子含量增加,同時經(jīng)紫外光(UV)照射后本實驗法所制薄膜接觸角變得更小,表明親水性能優(yōu)于傳統(tǒng)法。光催化反應(yīng)階段最佳工藝參數(shù)是:廢水COD值約為950mg·L-1,pH=4.0,紫外光(80W、2