光声协同催化降解活性艳橙K－R

null光声协同催化降解活性艳橙K－R光声协同催化降解活性艳橙K－R顾浩飞 安太成 陈卫国 熊亚 邹世春 何春 朱锡海 (中山大学化学与化学工程学院，广州，510275)国家自然科学基金资助项目（29977030），广东省自然科学基金资助项目（990274和970167），广东省环保局科技研究开发项目（1999-14）和河南省高等学校环境与技术重点开放实验室资助项目报告内容：报告内容：摘要 前言 实验部分 结果与讨论 结论摘要：摘要： 本实验利用光声协同催化降解活性艳橙K-R (RBOKR)染料。结果显示这种光声联合的技术用于染料废水的处理，不仅能够有效地去处染料的颜色，同时可以降低COD而达到深度氧化的目的。反应的色度去处和COD降解均符合准一级动力学规律。在一定的反应条件下，对于光声联合催化降解反应而言，色度去除和COD降解的反应速率常数分别为0.0750和0.0143min-1；而对光降解反应而言，反应速率常数分别为0.0197和0.0046min-1；对超声波降解反应，反应速率常数则分别为0.0005和0.0001min-1。由此说明了光声催化过程具有明显的协同效应。 前言：前言：染料废水治理的传统方法； 光催化的研究现况； 提高光催化效率方面的尝试； 超声波在提高光催化效率的应用； 选择活性艳橙K-R（RBOKR）作为模拟废水进行研究。实验部分：实验部分：试剂：二氧化钛P25（Degussa） 活性艳橙K-R（商品级） 仪器：UV-PC2501紫外可见分光光度计 （SHIMASUN，Japan） Branson 1200超声波清洗仪 （Branson，USA）实验部分：实验部分：活性艳橙K-R结构式:图 1.活性艳橙K-R结构式实验部分：实验部分：光声催化反应器： 图 2.光声催化反应器实验部分：实验部分：分析方法： 在色度与COD测定前，用微孔滤膜（0.45μm）过滤悬浮液，除去二氧化钛颗粒；文献[1]提供了色度的分析和计算方法；COD测定采用铬法。 [1] Zhou, J.J. (1988)Spectrophotometric determination the colourity of dyeing wastewater. Electroplating and Environ. Protect. 8, 39-42.实验部分：实验部分：实验反应过程： 取700ml RBOKR溶液，加入适量的二氧化钛催化剂，置于光声反应器中。开启超声波，高压汞灯，同时曝气，开始计时。每30分钟取适量悬浮溶液，经离心后用微孔滤膜（0.45μm）过滤，取清液进行色度与COD分析。除在特定条件下反应外，通常的反应条件是0.1m3/h的曝气量，0.75g/l二氧化钛催化剂，700ml 0.5mmol/lRBOKR溶液，溶液原始pH为5.8，反应时间为150min。 结果与讨论： 结果与讨论： 反应动力学研究 ：图 3.不同取样时间的RBOKR溶液的紫外可见光谱图 结果与讨论：结果与讨论：反应动力学研究 ：图 4.色度与COD去除ln(C0/Ct)=f(t) 结果与讨论：结果与讨论：实验条件对反应速率常数的作用： 1.反应液浓度的影响： 图 5.反应液浓度对反应速率常数的影响结果与讨论：结果与讨论：2.催化剂量的影响：图 6.催化剂量对反应速率常数的影响结果与讨论：结果与讨论：3. pH值的影响： 图 7.pH值对反应速率常数的影响结果与讨论：结果与讨论：4. 曝气的影响： 图 8. 曝气对反应速率常数的影响 结果与讨论：结果与讨论：5.不同曝气的比较：图9.不同曝气的比较结果与讨论：结果与讨论：协同效应 ： 协同效应可以用协同因子SF来评价，在本文中，SF被定义为： SF=Rspc-(Rpc+Rus) Rspc, Rpc和Rus分别是光声协同反应，光催化反应和超声波降解过程中色度和COD去除反应速率常数。 结果与讨论：结果与讨论：协同效应 ：图10. 光声，光，声降解过程色度去除动力学比较结果与讨论：结果与讨论：协同效应 ：图11. 光声，光，声降解过程COD降解动力学比较结果与讨论：结果与讨论：表1.色度去除与COD降解过程的反应动力学常数及协同因子SF反应动力学常数及其比值与协同因子SF结果与讨论：结果与讨论：协同效应： 实验中，色度与COD去除的协同因子SF分别为0.0548和0.0096min－1，从而可以看到光催化与超声波化学具有明显的协同效应，尤其是色度去除的协同效应更加显著。 结论：结论：光声催化技术能够有效地去除RBOKR溶液的色度和COD，而且，色度的去除更加容易； 色度和COD去除均符合准一级动力学规律，其速率常数与反应条件有着密切的关系； 光声催化的反应速率常数比光催化和超声波化学的反应速率常数大，而且大于后两者之和，因此光催化与超声波化学之间表现出了显著的协同效应。 null