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本研究采用纳米TiO2(P25)在紫外光的照射下光催化还原处理含铜废水,通过改变反应体系的各项参数,如溶液体系的pH值、纳米TiO2的投加量、其他金属离子共存的影响、反应体系温度的变化、投加空穴捕获剂、光辐射强度等,研究了纳米TiO2对Cu(Ⅱ)的光催化去除效果。实验得出以下研究结果:
⑴纳米TiO2催化剂悬浮体系能有效地去除溶液中Cu(Ⅱ)离子。纳米TiO2对Cu(Ⅱ)离子的吸附作用和光催化还原同时起作用;本实验环境下,最佳实验条件为:溶液pH=5.0,TiO2投加量为3mg/L,紫外强度为300W,反应温度为35℃,充N2。
⑵紫外光强度对光催化还原Cu(Ⅱ)有不同效果,且300W还原效率高于115W,并且反应属于一级反应动力学;光催化还原反应中添加甲醇、丙酮、乙酸、苯、葡萄糖等有机物、Fe2+或CN-对光催化反应有明显促进作用,但是投加Cr6+或Ni2+离子对反应则有抑制作用;所有光反应20min基本达到平衡状。
⑶反应体系充氮气后Cu(Ⅱ)离子的去除效率达到98%,充空气则达到72%,比不充气分别提高了34%和8%。在体系温度分别为25℃、35℃、45℃、55℃下纳米TiO2对溶液Cu(Ⅱ)离子的光催化还原效果随温度的升高而略有增大。
⑷随着溶液中投加柠檬酸量的增加,TiO2对柠檬酸-铜的去除效率有所降低,即Cu(Ⅱ)与柠檬酸浓度比分别为1:0、1:1、1:3、1:5,去除效率分别为69%、66%、62%、49%。