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染料廢水成分復(fù)雜、毒性強(qiáng)、色度深、有機(jī)物和無(wú)機(jī)鹽濃度高、可生化性差，一直是廢水治理領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一[1-3]。目前常用的廢水處理方法主要有生化法、混凝法、吸附法等[4-6]，但這些方法普遍存在處理效率低、治理成本高和二次污染等不足。近年來(lái)興起的半導(dǎo)體多相光催化技術(shù)在有機(jī)廢水處理方面受到了人們的普遍關(guān)注，在眾多的半導(dǎo)體光催化劑材料中，TiO2因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和催化效率高而倍受重視[7-8]。紫外光對(duì)非透明物質(zhì)的穿透能力很低，用其照射染料廢水時(shí)，光的利用率很低[9]。而超聲波不存在這樣的問(wèn)題，一般情況下超聲波的洞穿能力都在15～20cm。國(guó)內(nèi)外已有利用大功率超聲波降解有機(jī)污染物的報(bào)道[10-12]，但該方法耗能多、成本較高，實(shí)際應(yīng)用受到限制。筆者首次提出并采用低功率超聲波結(jié)合Fe2O3摻雜TiO2催化技術(shù)降解實(shí)際染料廢水，取得了滿意的效果。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1廢水水樣與預(yù)處理
染料廢水由吉林省遼源市某印染企業(yè)提供。廢水外觀呈紫藍(lán)色、混濁、有懸浮物。將原水過(guò)濾處理除去懸浮物后作為實(shí)驗(yàn)用廢水，并測(cè)得其pH為9.25，COD為3440mg/L。
1.2儀器與試劑
751型COD分析測(cè)定儀，上海精密科學(xué)儀器有業(yè)水處理2010－08，30（8）限公司；KQ-系列超聲反應(yīng)器，昆山超聲儀器有限公司。Fe2O3，分析純；TiO2，銳鈦礦型，分析純。
1.3 Fe2O3摻雜TiO2催化劑的制備
參照文獻(xiàn)[13]合成Fe2O3摻雜TiO2催化劑。具體制備方法：分別按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%、1.0%和1.5%稱取Fe2O3摻入到一定量的TiO2中，然后放入燒杯并加入適量水，超聲分散15min后，于100℃下烘干。烘干后研碎，放入坩鍋中于700℃下熱處理3h，制得活化的Fe2
1.4實(shí)驗(yàn)方法
每次取過(guò)濾后的染料廢水200mL，放入燒杯中進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)。改變?nèi)玖蠌U水的COD、超聲頻率、超聲功率、反應(yīng)時(shí)間、TiO2催化劑投加量和Fe2O3摻雜量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，測(cè)定反應(yīng)前后的COD，計(jì)算廢水
COD去除率，并確定最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)。
2結(jié)果與討論
2.1單獨(dú)超聲降解印染廢水時(shí)各因素的影響
2.1.1廢水初始COD對(duì)COD去除率的影響
當(dāng)超聲頻率為40kHz、功率為160W、水溫為室溫、超聲輻照時(shí)間為150min、初始pH為9.25時(shí)，改變?nèi)玖蠌U水的初始COD，考察染料廢水初始COD對(duì)COD去除率的影響，結(jié)果如表1所示。
由表1可知，COD去除率隨著染料廢水初始COD的增大而增大，當(dāng)COD達(dá)到1146mg/L以后，COD去除率基本沒有變化。這可能因?yàn)橐环矫嬗袡C(jī)污染物分子只有進(jìn)入空化泡界面才可能發(fā)生空化降解，在一定的超聲輻照功率和時(shí)間內(nèi)，超聲空化能力一定，在高濃度的溶液中，有機(jī)物分子碰撞到空化泡的幾率比在稀溶液中大得多，即超聲空化泡的利用率更高；另一方面一定條件下溶液中產(chǎn)生的高氧化性的·OH的數(shù)量一定，因此更高濃度的有機(jī)物很難得到徹底的降解。
2.1.2超聲輻照時(shí)間對(duì)COD去除率的影響
當(dāng)超聲頻率為40kHz、功率為160W、水溫為室溫、初始pH為9.25時(shí)，改變超聲輻照反應(yīng)時(shí)間，染料廢水COD去除率的變化如圖1所示。
由圖1可知，染料廢水COD去除率隨著超聲輻照時(shí)間的增加而增大，當(dāng)超聲輻照時(shí)間達(dá)到150min時(shí)，染料廢水COD的去除率達(dá)到最大值，之后COD去除率基本保持恒定，雖然有下降的趨勢(shì)但是并不明顯。這是因?yàn)槿玖蠌U水中有機(jī)物的超聲降解主要通過(guò)兩條途徑實(shí)現(xiàn)：一是在超聲過(guò)程中產(chǎn)生的空化氣泡里熱解；二是在溶液本體或空化氣泡液膜內(nèi)，受超聲過(guò)程產(chǎn)生的·OH和·H的攻擊而被降解。隨著超聲輻照時(shí)間的增加，自由基濃度增大，染料廢水COD去除率
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