Fe2O3掺杂TiO2催化超声降解染料工业废水的研究

2.1.2超声辐照时间对COD去除率的影响

当超声频率为40kHz、功率为160W、水温为室温、初始pH为9.25时，改变超声辐照反应时间，染料废水COD去除率的变化如图1所示。

由图1可知，染料废水COD去除率随着超声辐照时间的增加而增大，当超声辐照时间达到150min时，染料废水COD的去除率达到最大值，之后COD去除率基本保持恒定，虽然有下降的趋势但是并不明显。这是因为染料废水中有机物的超声降解主要通过两条途径实现：一是在超声过程中产生的空化气泡里热解；二是在溶液本体或空化气泡液膜内，受超声过程产生的·OH和·H的攻击而被降解。随着超声辐照时间的增加，自由基浓度增大，染料废水COD去除率增大；但是当超声辐照时间过长时，体系温度会逐渐升高，而高温不利于空化气泡的生成，空化气泡的减少直接影响空化气泡崩溃产生·OH的浓度。因此当反应时间过长时，其·OH氧化效率反而降低，而高温热解逐渐成为主要途径。但是高温热解的降解效率远远低于·OH的降解效率，因此宏观表现为COD去除率略有降低。

2.1.3初始pH对COD去除率的影响

当超声频率为40kHz、功率为200W、水温为室温、超声辐照时间为150min时，改变废水的初始pH，考察其对染料废水COD去除率的影响，结果见图2。

由图2可知，随着pH的升高染料废水COD的去除率迅速增大，当pH=2.63时，染料废水COD的去除率达到最大值。这是因为溶液的初始pH对废水中有机物的存在形态有很大的影响。酸性条件下有机物以分子形式存在，碱性条件下则以离子状态存在于溶液中。废水中离子态的有机物只能在空化气泡表面层与·OH进行反应；而分子态的有机物则可以同时在空化气泡和空化气泡表面层与·OH发生氧化反应，因而当废水初始pH增大到一定值后，其废水有机物存在状态发生改变，影响了反应速度，使染料废水COD去除率下降。可见单独超声降解染料废水时其最佳初始pH为2.63。

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