臭氧强化光催化降解糖蜜酒精废水的研究

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1、广西大学硕士学位论文臭氧强化光催化降解糖蜜酒精废水的研究姓名：刘红梅申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：刘自力20070513臭氧强化光催化降解糖蜜酒精废水的研究’摘要糖蜜酒精废水是一种浓度高、色度深、酸度大(p}I．4~5)的糖厂酒精车闻有机废弃液，大多呈棕黑色，耐高温、耐光照、长时间放置其色值不减，对环境影响很大，因此脱色是其处理中的一个难点。传统方法因多种原因，均不太理想。由于臭氧(03)能加强光催化的氧化能力，己成为高级氧化技术方向的研究热点。近年来，光催化与臭氧联用技术在有机废水处理方面显示了广阔的应用前景，其关键技术是研制高活性的光催化剂。本文制

2、备了一系列光催化剂，并以糖蜜酒精废水为氧化降解对象，考察了光催化剂在臭氧强化下的光催化活性。经过大量实验，筛选出催化活性较高的Bh03一W03和Fe203／Sn02催化剂，并采用X射线衍射(XRD)、热重．差示扫描量热法(TG．DSC)、红外扫描光谱(取)、紫外可见光固体漫反射(U珏visDRS)等手段对这两种催化剂进行了表征，并将表征数据与其催化活性进行关联，探讨光催化剂结构与其催化性能之间的有机联系，得到一系列规律性的认识。采用固相法合成Bi203一W03催化剂。研究表明，催化剂中n(Bi)：n(w)比例为1：1(摩尔比)，焙烧温度为1073K，焙烧时间为3h

3、时，催化剂的催化活性最好。在pH=4．2左右，催化剂用量为250mg·L一，光源为300W高压汞灯(辐射主波长为365nm)，03混合气体流量48L-h-1条件下反应120min【基金项目】国家自然科学基金资助课题(20466001)、广西大学科学技术研究重点项目(2004ZD01)，广州市属高校科技项目(62040)1后，糖蜜酒精废水脱色率可达90．2％。XRD分析表明Bi203-W03混合物催化剂存在Bi2W06和Bi2W209两种晶相，并且其含量与催化剂活性成正比，对催化剂的贡献最大，是催化剂的活性中心之一。DRS分析表明Bi203-W03混合物的禁带宽度为

4、2．91eV，比常用的Ⅱ02光催化剂的禁带宽度较低，能更好地利用光能，从而有较好的催化活性。采用浸渍法制备的Fe203／Sn02催化剂，其中Fe含量为0。08(m01％)，焙烧温度为773K，焙烧时间为3h时，催化剂具有较高的活性。在与固相法催化剂的相同反应条件下，糖蜜酒精废水脱色率可达90．1％，XRD分析表明Fe20dSn02催化剂只有一种晶相，没有观察到Fe203的晶相，Fe203已高度分散到Sn02的表面，使Sn02产生更多的晶格缺陷，可以更好地捕获光生电子，进行氧化反应，或阻止了光电子与空穴复合，从而提高了光催化活性；取分析发现Fe203／Sn02复合催

5、化剂中具有表面羟基，金属氧键发生了红移；DRS分析表明禁带宽度从3．70eV降低到3．68eV，拓宽了催化剂对光的响应，从而提高了催化剂的活性。在臭氧强化光催化反应的工艺条件研究中，考察了反应时间、催化剂用量、混合气体流量、pS值、抑制剂等因素对臭氧强化光催化剂降解糖蜜酒精废水催化活性的影响。研究表明：光催化与臭氧联用对糖蜜酒精废水的降解效率高于UV／catalyst方法、03／catalyst方法或UV／03方法的降解效率，光催化氧化与臭氧氧化具有一定的协同效应。其氧化过程主要以直接氧化为主，羟基自由基间接氧化贡献相对较小；脱色率随时间的延长而增大，反应120m

6、in后增长趋势趋于平稳；催化剂最佳用量为250mg·L-1；臭氧最佳流量为48h·L～；废水pH>12或pH<5时，脱色率迅速提高，反应初期，Ⅱ强碱性条件下比强酸性条件下脱色率提高的快，但120min后，两种情况脱色率均达到90％以上。关键词：光催化臭氧化脱色糖蜜酒精废水多相催化IllSYNERGISTICEFFECToFPHOToCATALYTICANDoZONATIoNoNMoLASSESALCoHoLWASTEWATERTREATMENTABSTRACTMolassesalcoholwastewater(MAWW)cameformmolassesalcoho

7、lfermentationindustrieswithhighorganicload,darkbrowncolorandstronglyacidic(pH年-51．Thebrowncolorresistedheatandlight，anddidnotfadeforalongtime。Meanwhile,theenvironmentalimpactofmolassesalcoholicwastewaterWasveryhigh．Thepigmentswerehardlydegradedbytheconventionaltreatments．Because03coul

8、dstre