隨著印染工業(yè)的發(fā)展，染料的數(shù)量及種類快速增加，染料廢水已成為水污染的重點污染源之一。目前，印染廢水處理的方法有很多，包括吸附法、電化學(xué)法、生化法、混凝法、光催化氧化法、化學(xué)氧化法等，其中光催化氧化法作為一種高效、潔凈的處理方法被國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注。亞甲基藍是印染廢水中典型的有機污染物之一，對其進行降解和脫色是印染污水治理的重要手段之一。
本文采用光催化氧化法，以自制的新型光催化反應(yīng)器降解亞甲基藍模擬廢水，研究交變磁場的頻率、通過線圈電流大小以及時間等因素對其催化效果的影響。
一、實驗部分
1.1 儀器和試劑
H2050R-1離心機(湖南相儀實驗室儀器開發(fā)有限公司)；分析天平(上海精科天平)；0.2OP-551空氣壓縮機；CD-BDDSSignalGenerator信號發(fā)生器；TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)。
德國P25納米TiO(2北京安特普納有限公司)；亞甲基藍(AR，國藥集團化學(xué)試劑有限公司)；NaOH，AR(上海蘇懿化學(xué)試劑有限公司)。
1.2 實驗方法
使用自制的光催化反應(yīng)器，取亞甲基藍溶液125mL，加入定量的二氧化鈦和過氧化氫，控制反應(yīng)體系溫度30℃，外加交變磁場，反應(yīng)到一定時間后取樣，放入高速離心機中，以14000r/min離心8min，取上層清液過濾，測定亞甲基藍的吸光度，計算其降解率。
用紫外-可見分光光度法測定亞甲基藍含量，在其特征波長664nm處，測其吸光度值A(chǔ)。亞甲基藍的降解率按照下式進行計算：
二、結(jié)果與討論
2.1 外加交變磁場的頻率大小對光催化降解的影響
取125mL亞甲基藍溶液，初始濃度為10mg/L，pH為9，加入25μL過氧化氫、0.20gTiO2，交變磁場頻率分別為0kHz、4kHz、8kHz、10kHz、12kHz、14kHz、16kHz、20kHz，通入線圈電流為1A，反應(yīng)1h后取樣，離心過濾，測吸光度，計算降解率，實驗結(jié)果如圖1所示。
實驗證明，外加交變磁場的頻率對TiO2光催化降解亞甲基藍有一定的影響。隨著交變磁場頻率的增大，亞甲基藍的降解率逐漸增大，到12kHz時達到最大值，然后隨著交變磁場頻率的增大，降解率先減小然后趨于平穩(wěn)。在光催化體系外加交變磁場降解亞甲基藍的光催化效果與不加交變磁場要好得多，且隨著外加交變磁場頻率的增大，磁場強度也隨之增大，磁感應(yīng)產(chǎn)生的紫外光也變強，磁場與紫外光的協(xié)同作用就更加明顯，亞甲基藍的降解率隨之增大。但是，降解率并非隨著頻率的增大而無限制增大，而是有一個最佳值，然后降解率就幾乎不變，就是說，交變磁場對光催化降解亞甲基藍的影響是有限度的。
2.2 通入線圈電流大小對光催化降解的影響
取125mL亞甲基藍溶液，初始濃度為10mg/L，pH為9，加入25L過氧化氫、0.20g的TiO2，交變磁場頻率為12kHz，改變線圈電流分別為0.4A、0.6A、0.8A、1.0A、1.2A、1.6A、2.0A，反應(yīng)1h后取樣，離心過濾，測吸光度，計算降解率，實驗結(jié)果如圖2所示。
實驗證明，通入線圈的高頻交流電流大小對TiO2光催化降解亞甲基藍有一定的影響。隨著通入線圈高頻交流電流的增大，線圈產(chǎn)生的交變磁場的強度也在增大，提高了光催化反應(yīng)的效率。當(dāng)交變磁場的頻率為12kHz，通入線圈的高頻交流電流為2.0A時，亞甲基藍降解率可達96.85%。
2.3 反應(yīng)時間對光催化降解亞甲基藍的降解率和COD的影響
取125mL亞甲基藍溶液，初始濃度為10mg/L，pH為9，加入25μL過氧化氫、0.20g的TiO2，交變磁場頻率為12kHz，通入線圈電流為2.0A，反應(yīng)時間分別為0min、2min、5min、10min、15min、20min、40min、60min、90min、120min，離心過濾后，測吸光度和COD值，計算降解率和降解前后的COD值，實驗結(jié)果如圖3和圖4所示。
實驗證明，反應(yīng)時間對TiO2光催化降解亞甲基藍有一定的影響。隨著反應(yīng)進行，初始階段，亞甲基藍降解速率增大較大，反應(yīng)5min時就達到89.11%，然后降解率隨反應(yīng)時間增加而增大，但是增大的速率緩慢，當(dāng)反應(yīng)時間為120min時，降解率達到98.67%。
亞甲基藍溶液的初始COD值為25.68mg/L，隨著反應(yīng)進行，COD先增大，達到峰值后逐漸降低，在反應(yīng)120min時，溶液的COD值為10.81mg/L。本實驗中亞甲基藍COD值先增大后減小的變化很可能與中間產(chǎn)物有關(guān)，隨著中間產(chǎn)物增多，溶液總的COD值就會變大，隨著降解時間的逐漸增大，中間產(chǎn)物隨之被降解，因此溶液的COD值逐漸減小。
三、結(jié)論
研究表明，用光催化新方法降解亞甲基藍溶液取得了很好的效果，亞甲基藍溶液可以很快褪色，獲得最佳工藝條件為：交變磁場頻率為12kHz，通入線圈電流為2.0A，反應(yīng)時間為120min，降解率達98.67%，COD值由25.68mg/L降為10.81mg/L，溶液顏色由藍色變?yōu)闊o色。( >
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