目前水体污染已成为世界上一个重要的环境问题。随着我国印染工业和化学工业的发展，每年大约有 6～7亿t印染废水排入水环境中。印染废水成分复杂，主要是以芳烃和杂环化合 物为母体，有些成分很难生物降解。印染废水造成的环境问题不仅仅是由于其色度和COD高，而且含氮染料在 自然厌氧的条件下可能生成致癌性的胺。因此，印染废水的处理已成为国内外环境科学界急需解决的一大难题。 纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）是一种理想的环境友好型光催化剂，具有化学性质稳定、难溶、无毒、成本低 等优点。利用纳米二氧化钛很强的催化氧化能力，将其应用于棉、麻、丝、毛和化纤等纺织 材料的印染废水处理中，可以大大提高处理效果，不会造成二次污染，具有很高的社会和经济效益。 纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）主要有锐钛矿（VK-TA18/TA200）相和金红石（VK-T25/T25S）相两种晶相。有实验表明，锐钛矿相比金红石相 的光催化活性高。研究又发现，含有锐钛矿与金红石两种晶相的混晶纳米TiO2，比纯锐钛矿相具有更高的光催化活性。目前，虽然纳米二氧化钛处理印染废水的研究报道很多，也研 究了各种因素对光催化效果的影响，但是大部分只针对单一染料进行研究，而用混晶纳米二 氧化钛处理实际印染废水的报道很少。 采用混晶纳米二氧化钛为光催化剂，将其应用于活性大红BES模拟印染废水和实际印染 废水的处理，对相关影响因素进行了研究。 2.1 印染废水pH值的影响 取活性大红BES模拟印染废水和实际印染废水各30mL，用1mol·L的盐酸和氢氧化钠调节其pH值范围为2~11，混晶纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）用量分别为0.090g和0.100g，反应温度为25℃，紫外灯下反应1h，印染废水的COD去除率见图1。 从图1可以看出，以pH=4为分界点，活性大红BES模拟印染废水的COD去除率从pH=2开始先升高然后降低，在pH=4时达到最大为86%。在强酸性条件下的COD 去除率均在80% 以上，而在碱性条件下去除率明显降低。这是因为在酸性条件下，纳米二氧化钛更易破坏染 料分子的发色基团，有更好的催化降解效果。 从图1还可以看出，在pH=2时 ，实际印染废水的COD去除率约44%，随着溶液pH值的增大，COD去除率逐渐降低，在pH=5时仅为28%。当pH值再增大时，COD去除率又逐渐上升，在pH=9时达到最大为49% ，随着pH值的继续增大，COD去除率又开始降低。这种 COD去除率先降低后升高再降低现象的机理还需进一步探索。 2.2 光催化反应时间的影响 取活性大红BES模拟印染废水和实际印染废水各3OmL，用1mol·L的盐酸和氢氧化钠 调节其pH 值为4和9，混晶纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）用量分别为 0．090g和0．100g，反应温度为25℃ ，紫外灯下反应不同时间，印染废水的COD去除率见图2。从图2可以看出，随着光催化反应时间的延长，两种废水的COD 去除率都逐渐升高。对活性大红BES模拟印染废水，60min以前，COD的去除率明显升高，在60min时达到86%左右；对实际印染废水，120min以前，COD 的去除率逐渐上升，到120 min时达到57%左右。随着光催化反应时间的延长，去除率上升趋缓。 2．3 混晶纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）用量的影响 图2光催化反应时间对印染废水C0D去除率的影响取活性大红BES模拟印染废水和实 际印染废水各30mL，在活性大红BES模拟印染废水中分别加混晶纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）0.015g、0.030g、0.060g、0.090 g、0.120g，在实际印染废水中分别加入混晶纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）0.030g、0.050g、0.100g、0.150g、0.200g。用1mol/L 的盐酸和氢氧化钠调节其pH 值为4和9，反 应温度为25℃，紫外灯下反应1h，活性大红BES模拟印染废水和实际印染废水的COD去除率见图3。 从图3可以看出，随着混晶纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）用量的增加，两种废水溶液的COD去除率均先升高后降低。对活性大红BES模拟印染废水，催化剂用量为0.090g时，COD去除率达到最大为86%。纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）用量低于0.090g时，催化剂用量不足，不能与活性大红染料分子充分接触，因此也就不能将所有的染料分子氧化降解，COD去除率较低。但是，当纳米二氧化钛用量超过0.090g时，催化剂用量太多，有足够的纳米二氧化钛与活性大红染料分子接触，多余的纳米二氧化钛悬浮在溶液中，增大了染料溶液的浊度，溶液的透光性差，不利于光子与光敏半导体纳米二氧化钛的碰撞，也就不利于光催化降解反应的发生，因此在催化 剂用量再增大后，COD去除率会下降。对实际印染废水，催化剂的最佳用量为0.150g，此时COD去除率达到57%。 2.4 光催化剂晶型的影响 取活性大红BES模拟印染废水和实际印染废水各30mL，分别加入金红石相、锐钛矿相 和混晶相的纳米二氧化钛0.090g和0.100g，用1mol/L的盐酸和氢氧化钠调节其pH值为4和9，反应温度为25℃，紫外灯下反应1h，印染废水的COD去除率见图4。 从图 4可以看出，用三种晶型的纳米二氧化钛分别处理活性大红BES模拟印染废水和实际印染废水，混晶相纳米二氧化钛的催化效果最好，而金红石相纳米二氧化钛的催化性能最低，两种废水的COD 去除率仅为10%左右。 3. 结论 （1）混晶纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）在紫外灯下处理30mL印染废水最佳的实验条件为：对于活性大红BES模拟印染废水，pH值为4、TiO2。添加量为0.090g，COD去除率为86%；对于实际印染废水，pH值为9、TiO2添加量为0.150g，COD去除率为57%；处理后实际印染废水的COD值为78mg/L--1，优于国家污水综合排放标准中二级排放标准120mg/L-1。 （2）纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）在光的照射下吸收足够能量，降解染料分子。在降解染料分子过程中，先破坏发色基团，然后破坏整个分子，从而使溶液色度、COD降低。所以一 般情况下，脱色率总是高于COD去除率. (3)混晶纳米二氧化钛（J25/VK-TG01）对活性大红BES模拟印染废水和实际印染废水都有一定的催化降解效果，但处理单一染料的效果要优于处理实际印染废水，其原因是实际印染废水含有很多种染料和助染剂，成分复杂，难以处理。由此可见，用处理单一染料的方法来处理实际印染废水 还存在一定的缺陷，需经过不断探索完善。
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发表于 1970-1-1 08:00:00