前言 印染废水组分复杂,含有残留的多种结构复杂的染料、助剂、酸碱调节剂及重金属离子等,色度、COD和BOD5高,属于难处理的工业废水。目前常用的处理方法是物理化学法、化学法和生物法。这些方法耗资大,运行费用高,受适用条件限制,且处理效果不理想,因此纺织行业急需寻求高效、低能、低成本的印染废水处理新技术[1]。纳米TiO2多相光催化氧化消除环境污染物是近年来发展起来的一项新技术。其由于价廉、无毒、耐腐蚀,具有较强的光催化氧化性能,因而受到人们的广泛关注[2]。但纯TiO2需紫外光照射才能激发,且催化效率较低,难以工程化应用。采用半导体复合或非金属掺杂等方法,能拓宽其激发波段,提高光催化效率,扩大其应用范围。其中,ZnO复合或非金属氮掺杂能使TiO2激发波段扩展到可见光波段[3~5],一般采用溶胶凝胶法或磁控溅射法制备[6,7]。该工艺虽然容易实现,但流程较多,成本较高,且效率不高。在纳米TiO2中同时掺ZnO和氮对印染废水进行光催化降解处理,还未见报道。本试验采用均匀沉淀法制备了掺氮纳米ZnO/TiO2复合粉体,并对南通纺织染有限公司印染生产线的废水(原水COD1575.8mg/L,色度810倍)进行光催化性能测试。 1　试验 1.1　试剂 Ti(SO4)2,Zn(NO3)2·6H2O,CO(NH2)2,HAc,NH3·H2O(均为AR)。 1.2　催化剂的制备 采用均匀沉淀法制备。在带有回流冷却装置的四口烧瓶中加入100mL去离子水,12.0000gTi(SO4)2和一定量的Zn(NO3)2·6H2O,充分搅拌溶解后,滴入100mL含7.2000gCO(NH2)2(稍过量)的去离子水溶液,升温至50℃,反应6h,出现Ti(OH)4和Zn(OH)2沉淀。离心分离,干燥后于马弗炉500℃焙烧3h,制得ZnO质量分数分别为1%,2%,3%

,4%和5%的掺氮纳米ZnO/TiO2复合粉体约4g。1.3　催化剂的表征采用D8ADVANCE型粉末X射线衍射仪(BrukeAXS公司)进行XRD分析(CuKα射线,40kV/40mA,λ为0.15406nm);对(101)面进行慢扫描收集峰位,平均晶粒直径采用Scherrer公式进行计算,校正系数为0.89。以JEM-2000EX型透射电子显微镜(日本JEOL公司产)观察复合材料的形貌、粒径尺寸及分布。以PERKIN-ELNIERESCA5300型X射线光电子能谱仪(XPS)对复合材料进行全谱扫描及表面组分分析。1.4　光催化性能检测 于高口烧杯中加入印染废水,用醋酸或氨水溶液调节pH值,加入1g/L掺氮纳米ZnO/TiO2复合粉体,用FlukoFA25型乳化机高速分散5min,分散均匀的悬浮液于太阳光下进行光催化反应。反应过程中以40mL/min的速率通入空气,太阳光照5h,取样,离心分离,取上层清液。太阳光照射5h后,室内自然光下静置一段时间,观察印染废水颜色变化情况,并取样。以Tu191紫外可见分光光度计(北京普析)测得印染废水最大吸收波长为466nm,在此波长下测定印染废水吸光度的变化,计算脱色率。以废水COD速测仪(承德华通环保仪器厂)测定印染废水处理前后COD,计算COD降解率。2　结果与讨论 2.1　光催化性能测试 2.1.1　pH值的影响 pH值为5,6,7,8,9,10的印染废水太阳光照5h,脱色率测试结果见表1。