CN104326524A - 光催化降解苯酚的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光催化降解苯酚的方法，属于废水处理方法领域。所述的光催化降解苯酚的方法，包括以下步骤：将负载有TiO2光催化剂的岩棉填充于中间固定有紫外灯管的反应器，然后将含苯酚废水以一定流速从反应器底部通入，并用紫外灯照射，同时加入少量的过氧化氢以及通入空气，反应器顶部出水即为苯酚降解后的废水。本发明所述的光催化降解苯酚的方法，采用负载有TiO2光催化剂的岩棉作为光催化剂，在紫外灯照射以及通气和加过氧化氢的条件下，对苯酚有较好的光催化降解、吸附等处理效果，经过120min的处理，苯酚基本上被完全降解，本发明所述的方法，可广泛应用于含苯酚废水的处理工艺中。
Description
技术领域
本发明涉及一种光催化降解苯酚的方法，属于废水处理方法领域。
背景技术
含苯酚的废水主要来自焦化厂、石化厂、树脂厂、绝缘材料厂、香料厂、塑料厂等。苯酚废水流入江河，对环境造成严重的污染，对人们的身体健康形成不容忽视的威胁。苯酚对人体任何组织都有显著腐蚀作用，可通过黏膜、皮肤的接触、吸入和误服而侵入人体内部。接触眼后，能引起角膜严重损害，甚至失明；接触皮肤后，不引起疼痛，但在暴露部位最初呈现白色，如不迅速冲洗清除， 能引起严重灼伤和全身性中毒；吸入后，可致头痛、头晕、乏力，视物模糊，肺水肿等，误服后，引起消化道灼伤，出现烧灼痛，呼吸气带酚气味，呕吐物或大便可带血液，有胃肠穿孔的可能。苯酚为细腻原浆毒物，它与细胞原浆中蛋白质接触时可发生化学反应，形成不溶性蛋白质，而使细胞失去活力。苯酚是造纸、炼焦、炼油、塑料、农药、医药合成等行业生产的原料和中间体。含酚废水对人类的危害非常严重。苯酚是一种高毒物质,主要存在于炼油、煤气洗涤、炼焦、造纸、合成氨、木材防腐、石油化工、化学、制药、油漆、涂料、塑料农药等企业的生产废水中。
常用的生物治理方法有活性污泥法、酶处理技术和固定化微生物技术。活性污泥法是常用的除酚方法，但该法同时也存在运行管理要求高、对毒性承受能力低、不适应冲击负荷、曝气池容积负荷低、污泥产生量大等不足之处。常用的物理处理方法有吸附法、溶剂萃取法、膜萃取技术和膜蒸馏技术。吸附法对高浓度、低浓度含酚废水都有较好的处理效果，但存在解吸困难、解吸物的利用困难等缺点。
工业的发展使人类有限的水资源受到严重的污染，光催化降解技术为这一问题的解决提供了良好的途径。目前，用于光催化降解环境污染物的催化剂多为N型半导体材料，其中TiO2光催化剂因其活性高、稳定性好、对人体无害而被认为是最有前途、最有效的处理手段。粉体TiO2光催化剂应用于实际污染治理虽已取得了一些成效，但由于TiO2粉体细，回收困难，因而成本高，使其实际应用受到限制。近年来，人们已将研究的重点转向Ti02负载以取代TiO2粉体，以解决固液分离问题。载体材料的选择主要从价廉易得、稳定性以及改善催化性能等方面加以考虑，目前常用的载体有玻璃片、石英砂、玻璃纤维、中空玻璃微球等。
发明内容
本发明旨在提供一种对苯酚降解效果好、运行简单以及成本低的光催化降解苯酚的方法。
本发明所述的光催化降解苯酚的方法，包括以下步骤：
将负载有TiO2光催化剂的岩棉填充于中间固定有紫外灯管的反应器，然后将含苯酚废水以一定流速从反应器底部通入，并用紫外灯照射，同时加入少量的过氧化氢以及通入空气，反应器顶部出水即为苯酚降解后的废水。
优选的，本发明所述的负载有TiO2光催化剂的岩棉的制备方法为以钛酸四丁酯为原料，己醇为溶剂，二乙醇胺作抑制剂，按照摩尔比为钛酸四丁酯：己醇：水：二乙醇胺=l：26.5：l：1制成溶胶，然后将一定量的岩棉浸入溶胶中，沥干后100℃烘干，450℃焙烧1h，得到负载有TiO2光催化剂的岩棉。
更优选的，本发明所述的流速为含苯酚废水通过反应器的时间为120min。
进一步优选的，本发明所述的紫外灯光照强度为30W/m3。
本发明所述的方法中，采用负载有TiO2光催化剂的岩棉作为光催化剂，利用溶胶-凝胶法，以岩棉为载体负载纳米TiO2，采用岩棉为TiO2的载体，主要基于以下考虑：(1) 岩棉是多孔纤维性物质，具有较大比表面积。具有过滤、吸附性能；(2) 岩棉能耐较高温度，可以在其中负载纳米TiO2；(3) 岩棉为无机物，无二次污染，且价廉易得、重量轻、使用方便。
本发明所述的方法中，岩棉对苯酚有一定的吸附作用。这是因为岩棉是一种多孔物质，由于其比表面积大，吸附力强，不仅对超细颗粒的Ti02具有良好的吸附性，能牢固负载Ti02，而且可以将水中的苯酚富集在Ti02粒子周围，从而有利于光催化降解。流速对降解效果影响明显，当流速较小时，水力停留时间较长，降解率较高；当流速较高时，水力停留时间较短，降解率相对偏低，所以流速应从降解效果与处理效率两方面综合考虑，以含苯酚废水通过反应器的时间为120min的流速最适合，对苯酚的降解率达99.9%以上。同时，苯酚的浓度越小，降解效果越好。由于在降解体系中，催化剂的量是一定的，光照强度是固定的，从而在反应体系中产生的氧化剂是一定的，当浓度较低时，有充足的氧化剂，反应速率较快；当浓度较大时，相对来说氧化剂不足，从而反应速率较慢。另外，试验表明，苯酚在鼓气泡条件下降解效率高，这是因为光催化降解的反应速率随着电子-空穴对复合率的上升而降低，溶液中的O2通过夺取电子而阻止了电子-空穴的复合，产生·O2-而使反应的速率提高，O2经一系列反应生成H2O2，进一步产生促使有机物降解主要物质·OH，由此可见体系中加入H202应有助于苯酚的光降解。
本发明所述的光催化降解苯酚的方法，采用负载有TiO2光催化剂的岩棉作为光催化剂，在紫外灯照射以及通气和加过氧化氢的条件下，对苯酚有较好的光催化降解、吸附等处理效果，经过120min的处理，苯酚基本上被完全降解，本发明所述的方法，可广泛应用于含苯酚废水的处理工艺中。
具体实施方式
实施例一：
（1）负载有TiO2光催化剂的岩棉的制备：以钛酸四丁酯为原料，己醇为溶剂，二乙醇胺作抑制剂，按照摩尔比为钛酸四丁酯：己醇：水：二乙醇胺=l：26.5：l：1制成溶胶，然后将一定量的岩棉浸入溶胶中，沥干后100℃烘干，450℃焙烧1h，得到负载有TiO2光催化剂的岩棉。
（2）将负载有TiO2光催化剂的岩棉填充于中间固定有紫外灯管的反应器，然后将含苯酚废水以一定流速（以含苯酚废水通过反应器的时间为120min）从反应器底部通入，并用光照强度为30W/m3的紫外灯照射，同时加入少量的过氧化氢以及通入空气，反应器顶部出水即为苯酚降解后的废水。
实施例二：处理效果
使用本发明所述的光催化降解苯酚的方法，对5mg/L的苯酚溶液进行降解处理，经过120min的处理，苯酚基本上被完全降解。同时试验表明，流速对降解率的影响较大，本试验选择流速为5mL/min（即含苯酚溶液通过反应器的时间为120min）；初始浓度越小，苯酚的降解效果越好；通入O2和加入适量H2O2均有利于苯酚的降解，且少量的H2O2可使苯酚的降解率大大提高；苯酚在pH=4.5时降解效果最好。
Claims (4)
1.光催化降解苯酚的方法，包括以下步骤：
将负载有TiO2光催化剂的岩棉填充于中间固定有紫外灯管的反应器，然后将含苯酚废水以一定流速从反应器底部通入，并用紫外灯照射，同时加入少量的过氧化氢以及通入空气，反应器顶部出水即为苯酚降解后的废水。
2. 如权利要求1所述的光催化降解苯酚的方法，其特征在于所述的负载有TiO2光催化剂的岩棉的制备方法为以钛酸四丁酯为原料，己醇为溶剂，二乙醇胺作抑制剂，按照摩尔比为钛酸四丁酯：己醇：水：二乙醇胺=l：26.5：l：1制成溶胶，然后将一定量的岩棉浸入溶胶中，沥干后100℃烘干，450℃焙烧1h，得到负载有TiO2光催化剂的岩棉。
3.如权利要求1所述的光催化降解苯酚的方法，其特征在于所述的流速为含苯酚废水通过反应器的时间为120min。
4. 如权利要求1所述的光催化降解苯酚的方法，其特征在于所述的紫外灯光照强度为30W/m3。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150204 |