环境专业外文翻译-电气化学促进TiO2光催化降解有机废水的方法论文设计.doc

电气化学促进TiO2光催化降解有机废水的方法 摘要 利用纳米TiO2光催化降解有机废水的研究已经有很长的时间，其目的在于找出适合处理废水的方法，但其反应缓慢的过程在实际应用中受到很大的限制。在这种情况下，人们设计出一种利用装有三级稳压器的组合电池，通过电气化学的方法促进TiO2光催化降解。这组合系统有效的促进光催化降解有机废水。连续处理半小时后，对玫瑰精的最大吸收值达90％以上。对于纺织废水中的COD和BOD5的分别减少93.9％和88.7％。而且，由于COD/BOD5比减少到1.2-2.1之间，纺织废水的生物降解能力也相对地提高。以上结果看出，此组合系统可以有效的处理有机废水或者在生物处理预处理环节能够脱色降解。 关键词：TiO2，玫瑰精，活性羟基，电解，废水 文章概要 阐述 实验部分 化学试剂 设备仪器 光解反应 方法步骤 实验讨论 电化学产生活性羟基促进TiO2光催化活性 对比不同模拟条件下光催化降解罗丹红 光催化降解罗丹红的特性 废水处理 结论 致谢 参考文献 阐述 纺织废水是色度高，COD高而生物降解能力低的废水。利用铝盐或铁盐不能充分降低生物需氧量和减少凝聚物。臭氧和氧化次氯酸可以有效的脱色，但是成本高，运行操作难和容易产生如余氯等二次污染物，由此而不能使用。 在过去的十年，研究表明，纳米TiO2可以可以在适度条件下光解氧化有机废水生成无机物质（如CO2, H2O等）而不产生二次污染([Hagfeldt and Gratzel, 1995]; [Serpone and Pelizzetti, 1989])。但是，不仅是TiO2的光解效益，而且的光解性不能在最优化的情况下有效的运用([Kawai and Sakata, 1980])。对于这个不利条件的主要因素就是光生电子和空穴的再结合( [Li and Li, 2002])。为了提高光解能力，进行了很多有意思的工作。通过利用在TiO2的电子层上施加阳极电压，或者利用各种贵金属沉淀物改变TiO2([Hiramoto et al., 1990]; [Viswanathan et al., 1990])，金属离子或者氧化物等等方法，都被证明是有希望的方法。 添加氧化剂理论上，或者更有效的方法。([Bandala et al., 2002])，但是，由于这种方法的投入成本高，而且会产生剩余氧化物等二次污染，所以在实际中难以应用。过去，我们尝试在适合条件下把H2O2介入TiO2的光催化单位当中，用以促进光催化进行。幸好，光化学有三个作用能促进这种方法。（1），H2O2在电化学过程中光解产生的离子比O2快很多，以至产生的OH和更多的光生电子进行反应，所以光催化反应加快。（2），这种方法不用增加反应物，所以建造和运行管理费用没有很明显的增加。（3），如果溶液中有残余H2O2，它会自发分解为H20和O2，避免产生二次污染。 实验部分 化学试剂 P25型TiO2 ( 30 nm)购自德锐钛矿型 79%锐钛矿型和21%金红石型125 mmol/l的罗丹红溶液（溶解在0.2mol/l、PH＝4.0磷酸盐缓冲液TiO2的光催化学活性。实验中的废水 (COD=3320 mg/l, BOD5=1540 mg/l)是从在染色工艺提取取出的含氯液体。 仪器设备 所有的的实验都是在根据需要设计出来的设备而进行的，这个设备由温度调节装置、三极电池装置和紫外灯组成（见下图）。温度调节装置有一根圆柱形耐热玻璃管，管内装有100ML含有0.1%（重量比）TiO2的废水悬浮物。利用调节温度装置夹层中循环流动的40℃的水来维持悬浮液的温度。电解装置由碳极（阴极）、Pt棒（阳极）和氯化亚汞离子溶液组成。把11W，λ=253.7?nm波长的无臭氧紫外灯固定在恒温装置的中央，对TiO2进行辐射。另外，用空压泵对溶液进行曝气以补偿消耗的氧气，用磁性搅拌器搅拌确保TiO2粒子均匀分布在悬浮液中。 图1. 组合的装置 （a）、11w紫外灯；（b）、空气管，与空气泵连接； （c）、SCE；（d）、碳电极Pt电极；（f）磁力搅拌器 光解反应 将50毫克的TiO2放入50毫升的废水中，静置30分钟。反应开始前在空气中暴露15分钟并保持实验的空气流通。然后，在碳棒上加0.75 V的电压，同时打开紫外灯对悬浮液光照半小时。在规定的时间间隔内进行取样，将样品在11,000转/分的速度下进行离心分离后分析。 方法步骤 用紫外可见分光光度计测量溶液样品的吸光率。根据水和废水的标准曲线法可以分别计算出纺织废水中的COD 和 BOD5。([American Public Health Association (APHA), 1989]).反应过程中生成的H2O2用标准高锰酸钾溶液参考滴定算出浓度。[Teffery et al.,