造紙廢水處理工藝實(shí)驗(yàn)
文章出處:污水處理知識(shí) 責(zé)任編輯:漓源環(huán)保 閱讀量:- 發(fā)表時(shí)間:2022-01-23
標(biāo)簽:造紙廢水處理
今天漓源環(huán)保給大家介紹一造紙廢水處理工藝實(shí)驗(yàn),傳統(tǒng)治理造紙廢水的方法有電解處理法、化學(xué)方法、吸附法、膜分離法、生物法等,隨著納米材料的發(fā)展,形成了半導(dǎo)體薄膜光催化法和光電催化法處理廢水為代表的新興技術(shù),使得納米材料在廢水處理方面得到了廣泛應(yīng)用。
本文采用微波輔助低溫法制備銳鈦礦型二氧化鈦薄膜,對(duì)實(shí)際造紙廢水進(jìn)行了光催化降解處理,并與傳統(tǒng)溶膠凝膠法制備薄膜的光催化降解效果進(jìn)行對(duì)比,確定采用本實(shí)驗(yàn)方法制取的薄膜降解造紙廢水COD值的較佳工藝條件,并對(duì)造紙廢水的處理做了研究。
1、材料來源
造紙廢水由某紙業(yè)集團(tuán)提供,COD值為9160mg/L。
2、 TiO2薄膜的低溫制備
將鈦酸四丁酯與2/3體積的無水乙醇混合,攪拌20min,得到A溶液。配制二次蒸餾水、冰醋酸和1/3體積的乙醇的混合液,用硝酸調(diào)節(jié)溶液pH為3.0,得到B溶液。在攪拌下將B液滴加入A液中,70℃回流6h,然后將溶液置于微波水熱儀中,微波
(120℃,150W)輻照40min,得到TiO2水溶膠。終混合液中各組分的摩爾比為Ti(OC4H9)4:H2O:C2H5OH:HAc=1:30.5:12:1.5。
清洗干凈玻璃基板(4cm×3cm),烘干后浸入到上述水溶膠中,采用提拉法鍍膜,自然晾干。如此反復(fù)4次,放入烘箱中在100℃下烘2h,自然冷卻后取出,進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)。
3、光催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)
分別取COD值在500~5000mg/L范圍的造紙廢水400mL于燒杯中,調(diào)節(jié)pH值分別為2、4、6、8,再分別放入負(fù)載TiO2膜的基片(4cm×3cm/片,3片),在自制的光催化反應(yīng)裝置中進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)。采用紫外燈(80W、λ=254nm)作光源,PVC光纖作傳光介質(zhì),調(diào)節(jié)光照距離,將紫外光集中導(dǎo)入水中,磁力攪拌并調(diào)節(jié)水溫為適當(dāng)值,間隔1h取樣。用DR1010型COD檢測(cè)儀測(cè)定光催化前后廢水COD值。通過COD去除率來評(píng)價(jià)催化劑的活性。分別探討了不同光催化條件、pH值及廢水初始COD值對(duì)COD去除率的影響。
COD去除率的計(jì)算公式為:COD去除率%=[(COD0-COD)/COD0]×100%
式中:COD0為降解前的含量(mg/L),COD為降解后的含量(mg/L)。
5、不同光催化條件降解效果的對(duì)比
COD值為900mg/L、pH為3.5、水溫為30℃的400mL造紙廢水在不同光催化條件下、降解時(shí)長為10.0h,廢水COD去除率隨光照時(shí)間變化曲線。
在三種條件下光催化處理造紙廢水,隨著反應(yīng)時(shí)間的延長,光輻照量增大,COD去除率逐漸增大。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為8.0h時(shí),COD去除率達(dá)到較大值,其中在只有紫外燈照射下廢水的COD去除率較低為8.6%,其次是溶膠凝膠法制備的薄膜在紫外燈照射下COD去除率為71.2%,微波輔助低溫法制備的薄膜在紫外燈照射下光催化效果較佳,COD去除率可達(dá)80.3%。超過8.0h后,隨反應(yīng)時(shí)間的增加COD去除率幾乎保持不變,證明較佳光照時(shí)間為8.0h。
6 、pH值對(duì)廢水中COD去除率的影響
取COD值為900mg/L的造紙廢水400mL于燒杯中,以HNO3和NaOH調(diào)節(jié)廢水的pH值分別為2、4、6、8,將微波輔助低溫法制備的薄膜(4cm×3cm/片,3片)置于溫度為30℃、不同pH值的造紙廢水中,光照時(shí)間為8.0h,考察pH值對(duì)COD去除率的影響。
隨著pH值的不斷增大,COD去除率先增大后減小,當(dāng)pH=4.0時(shí),COD去除率達(dá)到較大值為81.1%,隨著pH值得繼續(xù)增大,COD去除率逐漸較小。所以在pH值為4.0時(shí),催化劑具有高的光催化活性,造紙廢水的降解效果較佳。
7、廢水較佳初始COD值的選擇
調(diào)節(jié)廢水pH值為4.0,其他條件不變,改變廢水初始COD值來考察初始COD值的變化對(duì)廢水COD去除率的影響。
選取廢水COD值在500~5000mg/L范圍內(nèi),廢水初始COD值的變化對(duì)COD去除迅速降低。在廢水濃度處于500~1000mg/L范圍內(nèi),降解效果良好,COD去除率在廢水濃度為1000mg/L時(shí)達(dá)到較大值為81.0%。
8、水溫對(duì)COD去除率的影響
實(shí)驗(yàn)各因素均按照以上所得較佳結(jié)果取值,改變廢水溫度來考察水溫對(duì)COD去除率的影響。隨著廢水溫度的不斷升高,COD去除率快速增大,當(dāng)溫度升至35℃時(shí),COD去除率達(dá)到較大值,繼續(xù)升高溫度,COD去除率開始緩慢增大。從節(jié)約能源的角度出發(fā),選擇水溫在35℃為宜,光催化薄膜可起到良好的降解效果,COD去除率可達(dá)81.3%。一般夏季處理造紙廢水效果更好。
9、結(jié)論
采用微波輔助低溫法制備的納米TiO2薄膜,經(jīng)結(jié)構(gòu)表征與親水性能分析,主要為銳鈦礦結(jié)構(gòu),接觸角為10.6°,與傳統(tǒng)溶膠凝膠法制備的薄膜相比,親水性能增強(qiáng),表明此方法制備的薄膜具有良好的光催化活性和親水性;本實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)在于降低了反應(yīng)溫度,實(shí)現(xiàn)晶相低溫轉(zhuǎn)變。
通過TiO2薄膜光催化降解實(shí)際造紙廢水實(shí)驗(yàn),分析了光催化氧化的影響因素,結(jié)果表明:采用本實(shí)驗(yàn)方法制備的薄膜,經(jīng)紫外光(80W、254nm)輻照8.0h,調(diào)節(jié)pH為4.0,選取廢水初始COD值在500~1000mg/L之間時(shí),水溫為35℃,光催化降解效果較佳,COD去除率達(dá)81.3%。
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