有机磷生产废水处理方法的研究

方红新，刘善和，张涛，梁锡臣，黄永升（安徽国星生物化学有限公司，安徽马鞍山243000）



有机磷生产废水处理方法的研究

方红新，刘善和，张涛，梁锡臣，黄永升
（安徽国星生物化学有限公司，安徽马鞍山243000）

摘要：主要研究了含有机磷的废水在光催化条件下进行氧化反应转化为无机磷的方法，并对反应时间、催化剂种类、pH值、废水浓度、光照强度等工艺条件进行了优化。

关键词：有机磷废水；氧化反应；光催化反应

近年来，由于农业的迅猛发展，农药在农业中的使用量与日俱增，有机磷农药生产废水的排放对人类健康和水生动植物的生存造成严重危害。含磷废水具有高色度、高浓度、难处理、环境危害大等特点，特别是总磷可以使水体富营养化，使得微生物和一些如浮萍之类的小型水生植物过度繁殖，而这些生物的呼吸作用消耗了水中大量氧气，使水中动物缺氧致死，还挡住了光线，使水底植物没有阳光致死，从而破坏水系统的生态环境。海洋生物大多对有机磷农药十分敏感，触及农药就能够使海洋生物致死。

农药生产废水的处理技术按照原理可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法。物理处理法主要包括萃取法、吸附法和膜分离技术。萃取法和吸附法并非真正的降解；膜分离技术复杂、成本高，工业规模应用很少。化学处理法包括絮凝法、焚烧法和氧化法。絮凝法产生的产物可能会造成二次污染；焚烧法设备投资大、耗能大、处理成本高。生物处理法主要包括活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法和光合细菌生物处理法。

1　实验部分

1.1主要原料

含有机磷的废水、二氧化钛催化剂、高压汞灯。

1.2反应原理

将对环境有害的有机磷转化为对环境危害小的无机磷。

1.3实验步骤

将含有30mg/L的有机磷废水1000mL加入到2000mL的烧瓶中，加入催化剂，并且在光照条件下反应一段时间。反应结束后，取样测定废水中有机磷和无机磷的含量，计算降解效率。

2　分析与讨论

2.1对反应催化剂种类的优化

在1000mL的含磷废水中加入20g不同的催化剂，在室温、pH为5的条件下，光照反应3h，测得反应结果如表1所示。

从表1可以看出，TiO2在光照条件下对有机磷的降解效率大大高于其它金属氧化物和双氧水的降解效率。根据实验结果确定用TiO2为最佳的反应催化剂。

2.2对反应催化剂用量的优化

在1000mL的含磷废水中加入不同用量的TiO2，在室温、pH为5的条件下，光照反应3h，测得反应结果如表2所示。

从表2可以看出，随着催化剂用量从0.25g增加到0.5g，降解效率也是逐渐增大，当光催化降解时间为3h，其降解效率从55.3％逐渐增加到68.1％，这是因为随着催化剂用量的增多，照射到反应液中的紫外光也被大量吸收。但是当催化剂用量超过0.5g后，催化剂用量分别为1g和2g时，光催化降解时间为3h，其光催化降解效率分别为65.2％和59.9％，即随着催化剂用量增加，降解效率反而下降，这可能是由于催化剂浓度增大，一方面增加TiO2微粒对紫外光的遮蔽和散射作用，另一方面大量TiO2微粒沉淀在水底，造成吸收光子能力减弱，因此，在此实验条件下，应该选择0.5g的催化剂投加量。

2.3对反应pH的优化

为了考查pH值对含磷废水光催化降解的影响，调节反应溶液pH值分别为1、3、5、7、9和11，在之前优化条件的基础上保持其它反应条件不变，进行光催化反应，反应结果如表3所示。

光催化降解进行到3h，pH值在1时，其降解效率最高，为79.3％。随着pH值升高，降解效率逐渐降低，可能是因为在酸性较强条件下，TiO2在光照下产生的电子可以和被TiO2吸附的氧负离子结合形成H2O2，加快氧化反应速度，且H2O2还能经过一系列反应生成氧化性更强的·OH自由基，进一步加快反应速度。所以选择的反应pH值为1。

2.4光照强度对催化反应的影响

为了分析光照强度对有机磷农药废水降解的影响，分别调节光照强度为0、800、1600、2400 uw/cm2四种情况，在之前优化条件的基础上保持其它条件不变，光照3h，比较其光催化降解效率大小，结果见表4。

从表4可知，没有紫外光照射的含磷废水中有机磷没有降解，光照强度在800、1600、2400 uw/cm2时其降解速率分别为49.8％、76.2％和84.9％。随着光照强度的增加，光催化反应降解速率也增大。这是因为入射紫外光是光催化反应的外在动力，光强越大，光降解速率越快。

2.5废水中有机磷浓度对催化反应的影响

取浓度分别为3、6、9、15、24和30mg/L的有机磷废水，在之前优化条件的基础上保持其它条件不变，反应3h，结果如表5所示。

从表5可以看出，随着废水中有机磷浓度逐渐变小，降解效率逐渐提高，所以废水中有机磷的含量越少越好。

2.6反应时间对催化反应的影响

取3mg/L的含磷废水1000mL，调节pH值为1，加入TiO2催化剂0.5g，在光照强度为2400 uw/cm2的条件下考查反应时间对降解效率的影响，结果如表6所示。

从表6可以看出，反应时间在1.5h之前降解效率随着反应的推进大大增加，当反应时间大于1.5h以后，降解效率并没有很大的变化，所以反应时间定在1.5h为最佳。

3　结论

（1）反应确定了以TiO2作为最佳催化剂，并且用量为0.5g/L，为最佳的工艺条件。

（2）在本实验的研究中，pH值逐渐变大时其降解效率缓慢降低，随着pH值逐渐变为碱性，降解效率迅速下降，因此光催化反应在酸性条件下有利于反应进行。确定pH为1时反应效果最好。

（3）随着光照强度的增强，降解效率大大提高。

（4）废水中有机磷的浓度越来越小，则降解效率也大大提高。

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·信息·

The Research on Treatment Method of Organic Phosphorus Wasterwater

FANG Hong-xin，LIU Shan-he，ZHANG Tao，LIANG Xi-chen，HUANG Yong-sheng
（Anhui Costar Biochemistry Co.，Ltd.，Maanshan 243000，China）

Abstract:This article mainly studies the wastewater containing organic phosphorus under the condition of photocatalysis oxidation reaction into inorganic phosphorus，and optimize the process conditions such as reaction time，catalyst type，pH，concentration ofwastewater and light intensity.

Key words:organophosphorous wastewater；oxidizingreaction；light catalyzed reaction

作者简介：方红新（1978-），男，毕业于苏州大学，硕士，工程师，从事农药合成工作，18955508301，fhx- 168@126.com。

收稿日期：2015- 10- 27

中图分类号：TQ253；X703.1

文献标识码：A

文章编号：1008- 553X（2016）02- 0065- 03

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.02.020