光催化氧化处理医药中间体废水高永

第二章环境污染防治技术研究与开发光催化氧化处理医药中间体废水高永,胡荣矿孔峰,谢建文,卓晓健江苏技术师范学院常州仪旧江苏工业学院常州《刃摘要本研究采用光催化氧化处理医药中间体废水,主要探讨了二氧化钦投加量对废水的去除率的影响同时也研究了废水的、浓度以及光照时间和光源对光催化氧化的影响。结果表明在废水不变投加量为创时去除率分别在太阳光和紫外光光催化氧化反应和达到最大值,分别为和。废水在为时,在太阳光和紫外光下去除率分别为科和。经过光催化氧化废水的可生化性有了显著提高。关键词医药中间体废水光催化氧化二氧化钦可生化性一、引言医药中间体废水中的污染物结构复杂、有毒、有害,属于典型的难生物降解的有机污染物‘,,具有三致性,对人体和生物都具有极大的危害性。该废水治理难度大,对微生物有抑制作用,处理成本高,一直是困扰环保领域一大难题。光催化氧化法可将水中的烃类、卤代物、羚酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂等较快地完全氧化为和等无害物质’,”,’。光催化降解技术具有常温常压下就可进行,能彻底破坏有机物,没有二次污染且费用不太高等。目前,用于光催化降解环境污染物的催化剂多为型半导体材料,如、、、、、等,其中因其活性高,稳定性好,对人体无害而成为最受重视的一种光催化剂。实验表明,至少可以经历次的反复使用而保持光分解效率基本不变,连续光照下保持其光活性’一’,因而将其投人实际应用有着广阔的发展前景。本研究采用光催化氧化处理医药中间体废水,探讨催化剂投加量、废水的、以及光照时间和光源对废水的去除率的影响。二、废水的来源及水质试验废水取自江苏金坛某医药中间体生产厂,其中含有手性药物中间体一‘一氯一一苯乙醇等大量难降解有机物,其好氧为岁,颜色为黄褐色,为,浊度为料厌氧为,为,浊度为!∀。三、分析项目与方法主要进行监测分析的项目和方法为,采用国标方法参见水和废水监测分析方法。值采用雷磁一计和精密值试纸测定浊度采用哈希型浊度仪测定。四、实验结果与讨论一各参数对去除效果的影响光催化活性受到众多因素的影响催化剂的比表面积、光生电子与空穴的复合率、光源的强度与光谱范围、晶相、晶体的内部结构缺陷、催化剂的用量、值、光生电子的接受物、中国环境科学学会学术年会论文集为有机污染物的初始浓度、有机污染物的吸附能力及吸附容量等’〕。本实验以纳米为催化剂,分别以太阳光和紫外灯为光源,采用光催化氧化工艺处理医药中间体废水。对催化剂投加量、废水的、以及光照时间和光源对废水的去除率的影响进行分析研究。催化剂投加量保持原水的不变,原水为留,光照时间为。催化剂投加量分别为岁,岁,岁,岁,岁,测定光催化氧化对废水的处理效果。实验结果如图所示。实验结果表明,在一定范围内的催化效率是随投加量的增加而增加的。但当投加量高于某一值后岁,其催化效率不仅不会提高,还会有下降的趋势。因为较高浓度的悬浮颗粒会对人射光起到掩蔽作用,降低了发射源的光子效率。仇最佳投加量为扩,太阳光和紫外线催化氧化的去除率分别为和。闷卜出水太阳光,‘出水紫外光卜太阳光,‘紫外线水迷哥米姗姗姗姗硼。曦日口书书肠住砚住肠催化剂投加量碘催化剂投加最叭圈催化荆投加,对去除率的影响废水的对半导体催化剂粒子在废水中的颗粒聚集度,价带和导带的带边位置及表面电荷和有机物在半导体表面的吸附等都有较大影响。不同物质的光降解有不同的最佳值。光催化剂投加量为岁,光照时间时间为,测定值为、、、、时去除效率,如图所示。实验结果表明,对光催化氧化处理医药中间体废水的处理影响并不大。叫卜太阳光白一紫外线印味迷哥米口誉仪阅旧仪犯以刃闷仪犯,太阳光卜萦外线书刃圈不同在太阳光催化条件下对废水去除率的影晌光照时间保持原水的不变即为,原水为,催化剂投加量为留,分别考察了在太阳光和紫外光下反应,,,,对废水处理效果的影响,如图所示。实验结果表明,在相同条件下,光照时间不同,其处理效果也不同。在一定时间范围内,随着光照时间的延长,去除率逐渐提高。但当光照时间达到一定长度后约,去除率的增加逐渐趋缓,并趋于稳定。光源目前,以净化水体为目的的高级氧化技术是以应用紫外辐射为主。此种方式对分解有机物效果显著,但需消耗电能,费用较高。而自然环境中一部分近紫外光加极易被有机污染物吸收,在有活性物质存在时就发生强烈的光化学反应使有机物发生降解。实验表明可利用第二幸环境污染防治技术研究与开发太阳光,卜紫外线光照时间光照时间卜‘‘、魁日书书弓、,少‘‘“,了口‘、!∀!!∀#∃∃%姗4(XX)2(XX)。†谕日„ao口书书圈3光照时间对废水COO去除率的影响太阳光中波长直至388lun的近紫外光激发,而不必使用昂贵和有害的人造光源(如高压汞灯等)所发出的短波长的紫外光。太阳光中含有3%一4%的这种近紫外光(300~400nm)16〕。在本实验中,由图1,图2,图3可见,以紫外线为光源对COD的去除效果比以太阳光为光源略有提高,但提高幅度并不大(COD去除率相差不足ro%)。(二)废水可生化性的变化医药中间体废水的可生化性较差,BODS/COD为0.131。经过光催化氧化处理后,废水的可生化性有了较大的提高。这是因为光催化氧化过程中形成的“OH自由基将废水中难生物降解的有机物分子内结合较牢固的键打断,使得这些难降解的有机物变成易降解的小分子有机物,进而提高的废水的可生化性”。实验结果表明,光催化氧化处理后出水的BoD,/c0D提高到0.35。为后续的生物处理流程奠定了良好的基础。五、结论研究结果表明,采用光催化氧化处理医药中间体废水,当原水COD为11436m扩L,催化剂TIOZ投加量为0.075岁L,光照时间为4h时,废水pH为7.3时,太阳光和紫外光光催化氧化COD去除率分别为33.8%和39.4%。废水pH为9时,太阳光和紫外光光催化氧化COD去除率分别为44.0%和53.0%。经过光催化氧化废水的可生化性有了显著提高。参考文献〔l]陈新,刘瑛,曹玉华.生物接触氧化法处理高浓度医药中间体TMBA废水研究【J].应用化工,2008,9.〔2〕刘静.膜生物反应器处理医药中间体废水的研究【0].南京理工大学,2008.【3]程沧沧,肖忠海.UwTIO:一Fenton试剂系统处理制药废水的研究【J〕.环境科学研究,2001,2.〔4]袁胜利,张宗权.负载型TIO:光催化剂对有机磷农药废水降解的研究【J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2(X)5.33(8):122一125.〔5」周秀峰,邓志毅,吴超飞,等.精细化工有机废水的臭氧催化氧化〔J].环境科学与技术,2007,5.【6]宋玉忱.半导体物理学〔M〕.北京:国防工业出版社,1988.