染料廢水中加入一定量的活化納米TiO2，攪拌均勻，在超聲頻率為45kHz、超聲功率為200W、水溫為室溫、初始pH為2.63，超聲輻照時間為150min的條件下進(jìn)行超聲輻照降解反應(yīng)，考察納米TiO2加入量對超聲降解染料廢水COD去除率的影響，結(jié)果見圖5。
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由圖5可知，隨著TiO2加入量的逐漸增加，染料廢水COD去除率也逐漸增加，這表明TiO2的加入的確有利于水相中有機(jī)污染物的超聲降解。TiO2催化超聲降解有機(jī)物的機(jī)理雖然仍有待深入研究，但是目前大致存在兩種觀點(diǎn)[14]：一種是聲致發(fā)光機(jī)理，即超聲波在水溶液中可以產(chǎn)生波長范圍相當(dāng)大的光，其中紫外光部分可以使TiO2晶體發(fā)揮光催化劑的作用。另一種是高熱激發(fā)機(jī)理，即超聲波在水中產(chǎn)生的“熱點(diǎn)”溫度高達(dá)幾千K甚至上萬K，本身就可以使水分子產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的·OH，但效率較低。而當(dāng)存在于水相中的TiO2晶體獲得這部分能量后同樣可以將電子激發(fā)，產(chǎn)生空穴，進(jìn)而導(dǎo)致·OH的生成，最終降解有機(jī)污染物。
另外，由圖5可知，當(dāng)TiO2投加質(zhì)量濃度達(dá)到750mg/L時，染料廢水COD去除率達(dá)到最大，為85%，而當(dāng)TiO2投加質(zhì)量濃度＞750mg/L時，COD的去除率基本恒定在85％左右，甚至有下降的趨勢。這是因?yàn)楫?dāng)TiO2加入量較少時，隨著其濃度的增加，在超聲波作用下，TiO2對超聲的輔助作用逐漸增加，所以COD去除率有上升的趨勢。但當(dāng)TiO2加入量超過一定值時，一方面由于超聲功率一定，在一定時間內(nèi)能夠激發(fā)TiO2使其產(chǎn)生空穴的絕對數(shù)量也一定，因此在宏觀上的表現(xiàn)就是隨著TiO2投加量持續(xù)增加，COD去除率保持恒定。另一方面，由于過多的TiO2晶體之間存在相互屏蔽超聲波的作用，這會導(dǎo)致超聲波利用效率的降低，因此從宏觀上表現(xiàn)為COD去除率的略有下降趨勢。
2.2.2 Fe2O3摻雜量對COD去除率的影響
染料廢水中加入摻雜不同量Fe2O3的Fe2O3摻雜TiO2催化劑，攪拌均勻，在超聲頻率為45kHz、超聲功率為200W、水溫為室溫、初始pH為2.63、Fe2O3摻雜TiO2催化劑投加質(zhì)量濃度為750mg/L的條件下進(jìn)行超聲輻照降解反應(yīng)，每隔30min取樣測量廢水COD，考察Fe2O3摻雜量對TiO2催化超聲降解染料廢水的影響。結(jié)果見圖6。
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