紫外光降解苯酚废水实验-07.doc

肅专业综合性实验蒃莁实验名称紫外光降解苯酚废水实验膆一、实验目的螄了解光催化氧化降解有机废水的机理;薃了解紫外光催化装置,熟悉光催化处理废水的工艺流程;螂了解光催化动力学参数测定的意义,并探讨不同实验条件下光催化降解的效果。羈二、实验原理袇光催化氧化法氧化能力强,要求的反应条件温和,是目前处理含低浓度难降解有机物废水的一种高级氧化法。蚃光催化氧化法,是以N型半导体的能带理论为基础。当能量大于带阵能量Eg()的光照射半导体催化剂时,价带(Valencyband)上电子被激发,跃过禁带进入导带(Conductionband),形成高活性电子(e-),并在价带上产生带正电荷的空穴(h+),从而引发反应。以TiO2为例说明:罿TiO2+hν=h++e-虿水溶液中的光催化氧化反应,在半导体表面失去的电子主要是水分子,水分子经一系列变化后产生氧化能力极强的羟氧自由基(·OH),可以氧化各种有机物,并使之矿化为CO2。薅TiO2是常用的光催化剂,主要有锐钛型和金红石型两种晶型。二氧化钛的化学性质和光化学性质十分稳定,无毒价廉,货源充足。TiO2是一种半导体氧化物,它有充满电子的价带和缺电子的导带,在光照下价电子上留下的空穴有氧化性,导带上的电子具有还原性,降解物在TiO2表面发生氧化还原后,价带又得到电子,光再次照射时,价带上电子又同样发生跃迁,故将使用过的TiO2通过过滤收集起来,在阴暗处自然晾干,重复使用,不影响其催化活性。蚃影响二氧化钛光催化氧化过程的因素有很多,主要有:光催化剂的性质和结构、光催化剂的投加量、废水的pH值和浓度等。荿研究表明,TiO2为催化剂的光催化氧化反应速率ro可用Langmuir-Hinshelwood描述:肇(1)莄(2)螃式中:C-反应物浓度,mmol/L;螀K-表观吸附平衡常数,L/mmol;衿k-表面反应速率常数,mol/h。膃取不同浓度的废水进行光催化降解实验,由此得到不同的初始反应速率ro,并绘制出~关系图,图中直线的斜率为值,截距为值。就可以得到K值和k值。袃三、实验仪器、设备与药品膁KL-1型紫外光催化实验装置(武汉科林环保技术有限公司)、分光光度计芇模拟有机废水(苯酚废水)、苯酚浓度用COD表征。膆四、实验步骤羂将浓度为100mg/L的有机废水放入水箱至一定体积,废水量必须大于照射反应器的有效容积;芈容器废水中定量加入光催化剂(TiO2),,并搅拌均匀,使催化剂悬浮在容器中;罿打开循环泵开关,让循环水进入照射反应器并从上端排入原水容器中形成水循环,调整流量计至适度流量,运行3~5min,使其中的催化剂均匀地分布于水中;羅打开紫外灯开关,并打开定时器开始计时;肂每隔20min测量一次容器中苯酚的浓度,测量时将水中的催化剂过滤;,分别为50mg/L、75mg/L、125mg/L、150mg/L,重复以上实验,并记录表1。蒇螄表1不同初始浓度的紫外光催化氧化实验记录膂初始浓度肀mg/L腿反应时间螇min节出水浓度蒁mg/L薆薆节袂莈芄莂肈螆肃蒂葿蒈肆在原水苯酚浓度为100mg/L的条件下,改变光催化剂二氧化钛的投加量,、、、。重复(1)~(5)实验,并记录表2。薂表2不同投加量的紫外光催化