H2O2對TiO2光催化氧化降解苯酚廢水的影響

李娜+李國德+王艷+武士威+劉婷+柳葉飛+楊靜瑜

摘 要：本研究采用TiO2為光催化劑，在紫外光的照射下，降解處苯酚模擬廢水。考察了H2O2用量對苯酚降解過程的影響。結果表明：當苯酚濃度為40mg/L，TiO2光催化劑濃度為1.0g/L時，最佳H2O2用量為2.0mL/L。

關鍵詞：光催化氧化 苯酚 二氧化鈦 H2O2

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（a）-0096-02

酚類物質廣泛應用于化工、防腐劑、造紙等工業中，產生的含酚廢水污染嚴重，難以生物降解，其污染問題日益突出[1]。光催化氧化處理廢水中的有機物成為國內外污水處理領域的熱點，而TiO2作為光催化劑有著良好的熱穩定性、無毒、在降解過程中不會發生二次污染、應用中操作條件容易控制等優點，而且造價便宜，容易制得，所以在眾多光催化劑中其地位名列前茅[2-7]。本文采用TiO2光催化氧化法對苯酚廢水的處理進行了研究。

1 光催化反應設備

光催化氧化實驗裝置如圖1所示。

實驗過程中，在容器中配置模擬廢水，并加入光催化劑（TiO2）以及輔助催化劑（H2O2），攪拌均勻使TiO2粉末處于懸浮狀態。然后打開控制器面板上的電源及循環泵開關，并調節轉子流量計的大小，使模擬廢水以一定的流速在紫外光處理器與反應容器之間構成循環。一段時間之后打開紫外燈開關，進行有機物的TiO2紫外光催化降解（反應過程中采用冷卻水浴控制體系溫度）。

2 結果與討論

2.1 H2O2對苯酚降解趨勢的影響

實驗過程中，苯酚模擬廢水濃度為40mg/L，TiO2光催化劑濃度約1.0g/L時，將強氧化劑H2O2加入到懸浮態二氧化鈦光催化氧化體系中，投加H2O2的濃度分別為1、2、3、4mL/L，進行180min紫外光光催化氧化反應，在固定的時間間隔取水樣，進行苯酚濃度的監測。苯酚降解趨勢隨H2O2濃度的變化趨勢如圖2所示。

由圖2可以看出，曲線在反應初始的30min左右下降較為迅速，在此之后下降趨勢變得平緩。這說明，反應體系中加入強氧化劑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。通過圖2可以看出，適量的H2O2對苯酚的降解有明顯的促進作用，但過量的H2O2反而對光催化降解反應的順利進行起到了抑制作用。本實驗中H2O2的最佳濃度為每一升溶液中含有2.0 mL H2O2。

2.2 苯酚的降解速率隨H2O2濃度的變化

H2O2濃度不同時動力學參數也隨之變化，開始時反應速率常數隨著H2O2濃度的增大而增大，當H2O2的濃度增加到2.0mL/L時一級反應速率常數達到最大值0.00353min-1，繼續增大H2O2濃度一級反應速率常數反而隨之減小。

3 結語

苯酚的去除率及降解速率隨著H2O2的投加量先增大后減小，H2O2的濃度存在一個最佳值，過量H2O2的加入，在浪費藥品增加費用的同時不僅不能提高反應效率，反而對光催化降解反應的順利進行起到了抑制作用。本實驗中H2O2的最佳濃度為2.0mL/L H2O2。

參考文獻

[1] 張鮮，王瑩，高薇，等.紫外可見分光光度法測定污水中間-硝基苯酚的含量[J].沈陽師范大學學報：自然科學版，2012，30（4）：531-533.

[2] 楊子千，田鵬，史振彥，等.銀和氮共摻雜TiO2的制備及光催化性能的研究[J].沈陽師范大學學報：自然科學版， 2011，29（2）：252-255.

[3] 姜莉，耿慶華，張瑩，等.稀土摻雜納米二氧化鈦染毒對大鼠生化指標的影響[J].沈陽師范大學學報：自然科學版， 2012，30（2）：274-277.

[4] 趙婷婷，田鵬，蘇桂田，等.四氯化鈦水解法制備TiO2及光催化性能的研究[J].沈陽師范大學學報：自然科學版， 2012，30（2）：257-261.

[5] 毛媚，田鵬，于龍，等.硫酸鈦為鈦源制備二氧化鈦的實驗條件研究[J].沈陽師范大學學報：自然科學版，2011， 29（3）：422-424.

[6] 崔義慧，唐夢澤，李玲美，等.低溫制備TiO2對堿性品紅光催化性能的研究[J].沈陽師范大學學報：自然科學版， 2016，34（1）：71-73.

[7] 黃莉莉，郝清偉，蘇會東.醋酸對玻璃負載TiO2膜光催化的影響[J].沈陽師范大學學報：自然科學版，2005， 23（2）：187-189.