H2O2对TiO2光催化氧化降解苯酚废水的影响

李娜+李国德+王艳+武士威+刘婷+柳叶飞+杨静瑜

摘 要：本研究采用TiO2为光催化剂，在紫外光的照射下，降解处苯酚模拟废水。考察了H2O2用量对苯酚降解过程的影响。结果表明：当苯酚浓度为40mg/L，TiO2光催化剂浓度为1.0g/L时，最佳H2O2用量为2.0mL/L。

关键词：光催化氧化 苯酚 二氧化钛 H2O2

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）11（a）-0096-02

酚类物质广泛应用于化工、防腐剂、造纸等工业中，产生的含酚废水污染严重，难以生物降解，其污染问题日益突出[1]。光催化氧化处理废水中的有机物成为国内外污水处理领域的热点，而TiO2作为光催化剂有着良好的热稳定性、无毒、在降解过程中不会发生二次污染、应用中操作条件容易控制等优点，而且造价便宜，容易制得，所以在众多光催化剂中其地位名列前茅[2-7]。本文采用TiO2光催化氧化法对苯酚废水的处理进行了研究。

1 光催化反应设备

光催化氧化实验装置如图1所示。

实验过程中，在容器中配置模拟废水，并加入光催化剂（TiO2）以及辅助催化剂（H2O2），搅拌均匀使TiO2粉末处于悬浮状态。然后打开控制器面板上的电源及循环泵开关，并调节转子流量计的大小，使模拟废水以一定的流速在紫外光处理器与反应容器之间构成循环。一段时间之后打开紫外灯开关，进行有机物的TiO2紫外光催化降解（反应过程中采用冷却水浴控制体系温度）。

2 结果与讨论

2.1 H2O2对苯酚降解趋势的影响

实验过程中，苯酚模拟废水浓度为40mg/L，TiO2光催化剂浓度约1.0g/L时，将强氧化剂H2O2加入到悬浮态二氧化钛光催化氧化体系中，投加H2O2的浓度分别为1、2、3、4mL/L，进行180min紫外光光催化氧化反应，在固定的时间间隔取水样，进行苯酚浓度的监测。苯酚降解趋势随H2O2浓度的变化趋势如图2所示。

由图2可以看出，曲线在反应初始的30min左右下降较为迅速，在此之后下降趋势变得平缓。这说明，反应体系中加入强氧化剂H2O2之后，H2O2立即起到催化作用，加快了苯酚的光催化降解，提高了苯酚的降解效果。通过图2可以看出，适量的H2O2对苯酚的降解有明显的促进作用，但过量的H2O2反而对光催化降解反应的顺利进行起到了抑制作用。本实验中H2O2的最佳浓度为每一升溶液中含有2.0 mL H2O2。

2.2 苯酚的降解速率随H2O2浓度的变化

H2O2浓度不同时动力学参数也随之变化，开始时反应速率常数随着H2O2浓度的增大而增大，当H2O2的浓度增加到2.0mL/L时一级反应速率常数达到最大值0.00353min-1，继续增大H2O2浓度一级反应速率常数反而随之减小。

3 结语

苯酚的去除率及降解速率随着H2O2的投加量先增大后减小，H2O2的浓度存在一个最佳值，过量H2O2的加入，在浪费药品增加费用的同时不仅不能提高反应效率，反而对光催化降解反应的顺利进行起到了抑制作用。本实验中H2O2的最佳浓度为2.0mL/L H2O2。

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