电镀废水纳米二氧化钛处理含铬废水的研究

1、光催化处理电镀含铬废水的研究周晓谦（辽宁工程技术大学材料科学与工程系，辽宁 阜新 123000）摘 要：以二氧化钛为光催化剂,研究了电镀废水的PH值、铬酸根离子的初始浓度、催化剂的用量、催化反应时间等因素对含铬废水中铬酸根离子降解率的影响。结果表明, 采用复合催化剂比单纯采用纳米二氧化钛的废水处理工艺好，复合催化剂可以循环使用，在PH值为2.5时光催化反应速度最快,随着催化剂用量的增加,反应速度加快,催化反应时间延长,降解率增加,只要反应时间足够,铬酸根离子的初始浓度对过程影响不大。关键词：纳米二氧化钛；光催化剂;含铬废水；降解率中图分类号：TQ134 文献标识码：AStudy on Elec

2、troplating Waste Water of Cr ()Disposed by Photochemical TreatmentZHOU Xiao-qianAbstract:Key Words: waste PET；polyurethane coatings；water resistanceFirst authors address: Department of Material Science and Engineering, Liaoning Technical University4 结论参考文献1 戈进杰.生物降解高分子材料及其应用.北京：化学工业出版社，20022 周晓谦.以废P

3、ET为原料制备不饱和聚酯漆的性能研究.现代涂料与涂装J,2007,8作者简介: 周晓谦 (1968-),女，硕士，湖北新州人，副教授，现为辽宁工程技术大学材料系教师。作者联系方式: 含铬废水主要来源于制革、电镀及铬盐生产等行业排放的废水，其中!（!）能在环境或动植物体内蓄积，如过量摄入会对人体健康和植物的生长产生不利影响，如它具有很强的氧化作用，对人体的消化道、呼吸道、皮肤和粘膜都有危害#$%。 纳米二氧化钛是一种理想的环境友好型光催化剂，它具有化学性质稳定、难溶、无毒、成本低的优点，可以用于降解废水中的有害物质#&%。目前利用纳米二氧化钛降解有机物的研究较多，而对无机物的光催化降解研究相对较

4、少。纳米二氧化钛光催化降解!（!）属于光还原反应，利用光催化反应技术将!（!）还原为!（），进而可将!（）转化为!（(）沉淀从溶液中分离出来，达到!（!）从水中 )分离的目的。 本实验是将纳米二氧化钛与一定量的多孔性物质复合后形成复合催化剂，以此复合催化剂吸附并降解!（!），并与单纯用纳米二氧化钛的处理效果对比。含铬废水主要来源于制革、电镀及铬盐生产等行业排放的废水,其中()能在环境或动植物体内蓄积,如过量摄入,会对人体健康和植物的生长产生不利影响,如它具有很强的氧化作用,对人体的消化道、呼吸道、皮肤和粘膜都有危害。鉴于排放的铬特别是()对人体和水生生物体危害很大,世界各国都对排放的铬含量进行

5、了严格的限制,例如德国规定直接排放的铬限量为0.5/、意大利为2/、远东地区的泰国为0.5/、日本是2/、加拿大规定排放的总铬量在2.5/以下1。目前,对含铬废水处理主要采用生物法、离子交换法、化学法等方法。其中生物法的出水水质较好、污泥量少,但菌种难以培养,离子交换法的出水水质很好、污泥量少但处理成本较高,普通化学法的出水水质差、污泥量多。而环境友好型光催化技术处理含铬废水具有低能耗、易操作、无二次污染等特点,且有望利用太阳能,在环境治理领域显示广阔的应用前景2。纳米二氧化钛就是一种理想的环境友好型光催化剂,它具有化学性质稳定、难溶无毒、成本低的优点。目前利用纳米二氧化钛降解有机物的研究较多

6、,而对无机物的光催化降解研究相对较少。纳米二氧化钛光催化降解()属于光还原反应,利用光催化反应技术将()还原为(),进而将()转化为()3沉淀从溶液中分离出来。本研究主要是利用纳米二氧化钛处理含铬的无机废水。1实验部分1.1实验材料(1)含铬废水:来自化学法着色不锈钢的废液,=5.5,含()浓度=14.56/,浊度15.5,色度为115。(2)化学试剂:水相纳米2(美迪林纳米材料开发有限公司)、浓硫酸(沈阳化工试剂厂)、氢氧化钠(沈阳化工试剂厂)、二次蒸馏水等。(3)-2型计。(4)732型分光光度仪。1.2实验方法在自制的光催化反应器中进行反应,光催化反应器为三层圆筒形玻璃容器,内套管内通有

7、冷却水,外套管为恒温水槽,内、外套中间为反应器,反应器内控制废水温度为(301)。取含铬废水,调节反应液起始值,加入一定量纳米二氧化钛,搅拌10左右使之分散均匀,固定搅速为300/。日光灯照反应一段时间后,静止分层后取上清液用732型分光光度仪于370处测定吸光度,对照标准工作曲线求得重铬酸根离子浓度,计算其降解率。计算公式如下:=(1-2)/1100%式中:降解率,%;1处理前()浓度,/;2处理后()浓度,/。2结果与讨论在实验过程中,调节废水的值、含铬废水()的浓度、纳米二氧化钛的用量以及光催化反应时间获得实验数据。2.1含铬废水的值取一组含铬废水100,用硫酸或氢氧化钠调节废水的值分别

8、为2.5、4.0、6.0、8.0、11.0,分别加入1.0纳米二氧化钛,反应温度为30,反应时间为100,()的降解率见表1。由表1可知,随着含铬废水的值的升高,()的降解率逐渐降低,在值为2.5时,()的降解率最大。主要原因是纳米二氧化钛光催化降解过程中,值对反应热力学有较大影响,()/()的氧化还原电位随值变化而不同。不同酸碱条件下,()以不同的形式存在,其在溶液中的平衡方程式为:22-4+2+2-422-7+2从2-4、-4到22-7氧化性依次增强,在酸性条件下,22-7/3+的氧化性更强,因此酸性条件下,()更易被还原为(),与实验相符。2.2含铬废水()的质量浓度将实验用的含铬废水分

9、别取100、50、25,在不足100的废水中加入二次蒸馏水,使废水体积为100。调节值为2.5,分别加入1.0纳米二氧化钛,反应温度为30,反应时间为100,()的降解率见表2。由表2可知,含铬废水中()浓度的变化对()的降解率影响不大。主要原因是纳米二氧化钛光催化降解过程中,只要反应时间足够废水中()都能被降解,而且降解率很高。2.3 光催化反应时间分别取含铬废水100,加入纳米二氧化钛1.0,调节值为2.5,反应温度为30,反应时间分别为20、40、60、80、100、120,实验数据见表3。2.42.52.6由表3可知,在其它条件相同时,反应时间对光催化反应是有显著影响,随着反应时间的延

10、长,含铬废水中()的降解率逐渐增大,反应之初,反应速度提高较快,当反应时间超过80后,降解率增加较慢,这主要是由于废水中()的浓度随着反应的进行逐渐减少,使得光催化反应速度变慢。2.4纳米二氧化钛的用量取含铬废水100,分别加入纳米二氧化钛0.2、0.5、1.0、1.5、2.0。调节值为2.5,反应温度为30,反应时间为40,()的降解率见表4。由表4可知,在其它条件相同时,单纯改变催化剂的用量对光催化反应是有影响的。随着催化剂的用量增加,含铬废水中()的降解率逐渐增大,这主要由于催化剂的用量增加,单位体积内光催化反应点增加,然而催化剂用量增加,相应的处理成本也会增加,根据光催化反应时间与降解率的关系可知,适当延长反应时间可以提高含铬废水的降解率,因而不必为提高降解率而单纯增加催化剂的加入量。3结论(1)纳米二氧化钛处理含铬废水效果很好,反应条件在值为2.5、光催化反应时间大于100、催化剂的加入量为1/100时效果更好。(2)纳米二氧化钛处