光磁耦合废水处理工艺

Posted 2023-01-13 催化剂

篇首语：少年恃险若平地，独倚长剑凌清秋。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了光磁耦合废水处理工艺相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

摘要：以Fe3O4/TiO2作为磁性光催化剂，采用光磁耦合技术处理模拟印染废水。利用统计学方法对光磁耦合废水处理的影响因素进行了探讨和分析，考察了磁场强度、磁性光催化剂投加量、pH值和光照时间对光磁耦合废水处理的影响。

通过Design-Expert 7.0.0软件分析得到最佳工艺条件：磁场强度73.95 mT，磁性光催化剂投加量1.13 g/L，模拟废水pH值13，光照时间120 min。在最佳工艺条件下进行实验，脱色率为88.60%。

目前，印染废水对环境的污染在进一步加重。由于印染废水本身的特殊性、复杂性、成本消耗等问题，使印染废水污染问题一直未能得到有效的治理。因此，在研究印染废水处理的过程中引入光磁耦合技术的概念，研究如何将光磁耦合高效化是人们关注的课题。

相关研究表明，磁助光催化作用可借助外加磁场的作用加强改善光催化反应中（.OH）基团的活性，使光催化作用得到强化。有关磁场作用对化学反应、水溶液物理性质的影响也有较多报道。光磁耦合污水处理技术可用于印染废水、含油废水等的治理，并且在其他工业废水治理方面有着广阔的应用前景。

影响光磁耦合效果的因素很多，并且这些因素之间有着交互作用。响应曲面法是集实验设计、数学建模等实验和统计学技术的一种优化方法。

本研究采用光磁耦合技术处理模拟废水，考察了磁场强度、磁性光催化剂投加量、PH值和光照时间对光磁耦合废水处理的影响。在正交实验的基础上，利用响应曲面法对各因素进行优化，得到最佳的工艺条件。

1实验部分

1.1试剂、材料

（1）盐酸、氢氧化钠等实验用试剂均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。磁性光催化剂Fe3O4/TiO2按照文献制备；实验用模拟染料废水为色度为300，PH值为7.0±0.5的实验室自制亚甲基蓝溶液废水；磁场由不同规格的铷铁硼永磁体产生。

（2）722型可见光光度计，上海欣茂仪器有限公司；HI98107型PH计，北京哈纳科仪科技有限公司；分析天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。

1.2实验装置与分析方法

反应装置见图*，其大小为452mm*372mm*95mm。首先将模拟废水置于反应器中。开启搅拌器和紫外灯，磁场强度由磁铁的规格控制，调节PH值所用的酸碱分别为体积比为10%的盐酸和1mol/L的NaOH溶液。边搅拌边依次加入一定量的磁性光催化剂，待反应完全后，取上清液测定其吸光度A。脱色率由下式求得：

1.3响应曲面法优化设计

本实验以磁场强度（A）、磁性光催化剂投加量（B）、PH值（C）和光照时间（D）为4个影响因素，模拟废水的脱色率为评价指标，根据Box-Behnken的实验设计原理设计正交实验，各影响因素的最高水平与最低水平值见表1。。

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