今天漓源環(huán)保給大家介紹一造紙廢水處理工藝實驗，傳統(tǒng)治理造紙廢水的方法有電解處理法、化學方法、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，對實際造紙廢水進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行對比，確定采用本實驗方法制取的薄膜降解造紙廢水COD值的較佳工藝條件，并對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4次，放入烘箱中在100℃下烘2h，自然冷卻后取出，進行光催化降解實驗。

3、光催化反應(yīng)實驗

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)裝置中進行光催化降解實驗。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，將紫外光集中導入水中，磁力攪拌并調(diào)節(jié)水溫為適當值，間隔1h取樣。用DR1010型COD檢測儀測定光催化前后廢水COD值。通過COD去除率來評價催化劑的活性。分別探討了不同光催化條件、pH值及廢水初始COD值對COD去除率的影響。

COD去除率的計算公式為：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、降解時長為10.0h，廢水COD去除率隨光照時間變化曲線。

在三種條件下光催化處理造紙廢水，隨著反應(yīng)時間的延長，光輻照量增大，COD去除率逐漸增大。當反應(yīng)時間為8.0h時，COD去除率達到較大值，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80.3%。超過8.0h后，隨反應(yīng)時間的增加COD去除率幾乎保持不變，證明較佳光照時間為8.0h。

6 、pH值對廢水中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，光照時間為8.0h，考察pH值對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pH=4.0時，COD去除率達到較大值為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，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時達到較大值為81.0%。

8、水溫對COD去除率的影響

實驗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，當溫度升至35℃時，COD去除率達到較大值，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，表明此方法制備的薄膜具有良好的光催化活性和親水性；本實驗方法的優(yōu)點在于降低了反應(yīng)溫度，實現(xiàn)晶相低溫轉(zhuǎn)變。

通過TiO2薄膜光催化降解實際造紙廢水實驗，分析了光催化氧化的影響因素，結(jié)果表明：采用本實驗方法制備的薄膜，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，水溫為35℃，光催化降解效果較佳，COD去除率達81.3%。

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