1·2·2 實(shí)驗(yàn)方法
將配好的不同濃度、pH值或H2O2(30%)投加量的實(shí)際印染廢水加入反應(yīng)器中,開(kāi)啟紫外線燈,開(kāi)始計(jì)時(shí)。每隔一段時(shí)間平行取樣,用重鉻酸鉀法測(cè)定廢水的CODcr。
2 結(jié)果與討論
2·1 印染廢水降解的動(dòng)力學(xué)分析
有機(jī)物在催化劑表面氧化一般經(jīng)過(guò)擴(kuò)散、吸附、表面反應(yīng)以及脫附等步驟。假設(shè)多相光催化的總反應(yīng)速度只由表面反應(yīng)所決定。則反應(yīng)速率r可以表示為:
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式中,r為反應(yīng)速率,CA為t時(shí)刻反應(yīng)物的濃度, k、KA分別為反應(yīng)速率常數(shù)和吸附常數(shù)。這就是描述多相催化反應(yīng)常用的Langmuir-Hinshelwood方程〔4〕。
當(dāng)有機(jī)物的濃度很低時(shí),KACA 1,此時(shí)ln (CAo/ CA) -t為直線關(guān)系,表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)。當(dāng)有機(jī)物的濃度較高時(shí),其在催化劑表面的吸附達(dá)飽和狀態(tài),θA可以認(rèn)為是常數(shù),此時(shí)CA-t為直線關(guān)系,表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)。其他濃度時(shí),反應(yīng)級(jí)數(shù)介于0~1。所以,L-H方程意味著隨反應(yīng)物濃度的增加,光催化氧化反應(yīng)的級(jí)數(shù)將由一級(jí)變化為小數(shù)級(jí)進(jìn)而下降為零級(jí)。不同初始濃度的印染廢水光催化降解零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合。固定降解液pH為7,溫度為20℃;在不同起始濃度(以CODcr/O2, mg/L計(jì))下,石英砂負(fù)載TiO2薄膜在低壓紫外光光照條件下印染廢水的降解情況如圖1所示。
從表1可以看出,起始CODcr為256mg/L、166mg/L 和124mg/L的印染廢水的用零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合的相關(guān)度R2很好,而起始CODcr為100mg/L和72mg/L的印染廢水的用零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合相關(guān)度R2并不是很好。低初始濃度的印染廢水光催化降解一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合。由表1可知,低初始濃度的印染廢水的用零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合的相關(guān)度不好。所以,這里對(duì)零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合相關(guān)度不好的低初始濃度的印染廢水做一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合,結(jié)果列于表2。
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