超声波降解废水中十二烷基苯磺酸钠的实验研究
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第21卷第1期Vol.21 No.1重庆工商大学学报(自然科学版)JOURNALOFCTBU(Nat.Scien.Edit.)2004年2月Feb.2004
文章编号:1672-058X(2004)01-0032-03
超声波降解废水中十二烷基苯磺酸钠的实验研究①蒋永生,高 宇(重庆工商大学环境与生物工程学院,重庆400033)
摘 要:通过超声波作用于废水中的十二烷基苯磺酸钠(DBS)试验,讨论了辐照时间、溶液温度、溶液初始浓度、pH值、外加H2O2等因素对DBS降解效果的影响。结果表明:DBS的降解率随辐照时间的延长而增加;溶液温度在低于60℃时,DBS的降解率随温度的升高而增加,高于60℃降解率随温度的升高反而降低;溶液初始浓度增大降解率增加;溶液pH对降解率影响不大;外加H2O2可明显提高DBS降解率。关键词:超声波;降解;十二烷基苯磺酸钠中图分类号:O644.3 文献标识码:A
DBS阴离子表面活性剂作为洗涤剂、乳化剂在人们日常生活及工业生产中大量广泛使用。烷基苯磺酸钠盐是阴离子表面活性剂中占主导地位的品种。苯磺酸钠盐比较稳定,特别是支连烷基苯磺酸钠盐(TPS)生化降解性能很差,这样阴离子表面活性剂作为一种难降解的有机污染物随生活污水、工业废水排
入江河而带来环境问题。如何快速、有效的降解废水中的有机污染物,是当前环境治理的难点,也是环境工作者研究的重要课题。60年代由美国学者Richarad首次报道[1],90年代兴起的超声空化降解水中污染物的研究,给处理废
水中的有毒有机物提供了广阔的前景。这种超声空化的降解方法,由于其低能耗、无污染(或少污染)且经济有效,已引起人们的高度重视。超声空化降解有机物的基本原理是在超声作用下液体的空化作用,即液体在超声波作用下产生一定数量的空化泡,在空化泡崩溃的瞬间,会在其周围产生高于5000K的高温和5×10
7
Pa的高压,温度变化
率达109K/s
[2]
,并伴有强烈的冲击波和时速高达400km/h的射流。在此极端的环境条件下,将泡内的气
体和液体交界面的介质加热分解产生强氧化性的自由基・O、・OH和H2O2等[3,4]。冲击波和射流使自由基和H2O2进入溶液为化学反应提供了极特殊的物理化学环境。现将超声波应用于十二烷基苯磺酸钠(DBS)水溶液的降解,探讨了辐射时间、初始浓度、温度、pH值、外加H2O2等因素对DBS降解效果的影响。
1 实验部分1.1 实验仪器及设备721型分光光度计,上海分析仪器四厂;超声波清洗器(KT—50W,内设一个换能器),山东永兴科研仪器发展有限公司。1.2 实验药品及试剂磷酸二氢钠(AR级),重庆无机化学试剂厂;30%过氧化氢(AR级),重庆东方化学试剂厂;十二烷基苯磺酸钠(DBS)(CP级),上海化学试剂三厂;异丙醇(AR级),重庆化学试剂厂;亚甲基蓝(AR级),上海化学试剂三厂。
①收稿日期:2003-04-22;修回日期:2003-07-04
作者简介:蒋永生(1947-),男,重庆人,重庆工商大学副教授,从事相转移催化剂、超声波降解有机污染物的研究。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net1.3 实验方法取一定量DBS于100ml容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度。将容量瓶置于超声波清洗器正中心,且容量瓶底部距超声槽底4cm。在一定条件下,经超声辐射一定时间后,用亚甲基蓝法测定溶液的吸光度,与DBS标准溶液对比。由此,计算降解率。溶液的pH值用1mol/LNaOH和0.5mol/LH2SO4调节。
2 实验结果与讨论2.1 辐照时间的影响辐照时间的影响如图1所示,随着辐照时间的延长降解率逐渐增加,在前55min降解率增加幅度较大,辐照75min后,降解率达到71.5%。辐射时间的延长,体系经辐射产生的空化泡及进入空化泡的水蒸气、氧气裂解而产生的・OH、・H自由基增多,DBS在空化泡中热解或受・OH、・H自由基攻击而降解的量都会增加[5]。所以降解率增加。2.2 温度对降解率的影响如图2所示,温度低于60℃时,降解率随温度的升高而增大;温度高于60℃,降解率随温度的升高反而降低。在一定的温度范围内,升高温度有利于提高反应速率,对降解有利,但超声诱导降解主要是空化效应引起的,温度过高在声波负压半周期内会使水沸腾而减少空化效应产生的高压,并且泡内产生的高温也会因充满水汽而下降,使超声降解的效果减弱,故降解率降低[5]。实验温度控制在60℃左右对降解比较有利。
2.3 初始浓度的影响图3可见,溶液的初始浓度对DBS有影响。初始浓度增大有利于加快反应速率,并且降解率也随初初始浓度的增大而增加。2.4 PH值对降解率的影响由图3可见,溶液的pH值在酸性条件下高于在碱性条件下的降解率。同时,当pH≥5以后,降解率受pH值的影响已不明显。酸性条件下DBS降解率较高是因为在酸性条件下DBS被酸化转变为十二烷基苯磺酸,而十二烷基苯磺酸不如它的钠盐稳定的缘故。
33第1期 蒋永生等:超声波降解废水中十二烷基苯磺酸钠的实验研究
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net2.5 添加H2O2对降解率的影响
在超声波条件下作了外加H2O2对降解率影响的实验,其结果表明,H2O2对降解有较大的促进作用,降解率随H2O2的浓度增大而增加。特别是H2O2浓度为5.82×10
-5
mol/L、辐射时间仅为15
min时,在超声波外加H2O2的协调作用下,降解率已达65%(图5
)
左右。
3 结论(1)在该实验条件下,DBS降解率随溶液初始浓度的增加及超
声时间的延长而增大。超声时间足够长时,提高溶液初始浓度能大幅度提高降解率。利用超声技术降解含DBS废水,采用较高初始浓度对反应有利。(2)降解温度控制在40～60℃效果最好。
(3)降解率随pH的增高而降低。
(4)降解率随H2O2浓度增加而增大,当H2O2浓度为5.82×10-5mol/L时,降解率增加明显。
参考文献:
[1]吴纯德,范瑾处.超声空化降解水体中的有机物的研究及发展[J].中国给排水,1997,13(6):288-30[2]SERPONN,TERZIANR,HIDAKAH.,etal.UltrasonicinducedDehalogennationandoxidation0f2.3.4--chlorophenolinAirequilibratedAqulousMedia[J].[3]J.phys.chem.,1994,98(10):2634-2640[4]冯若,李化茂.声化学及其应用[M].安徽:安徽科技出版社,1992[5]SUSLICK.KS,DOKTYES.Advanceinsonochemistryscience[J].1990,247:1439-1444
Decompositionofsodiumdodecylneopelexinwastewaterbyusingultrasonicwave
JIANGYong-sheng,FUMin,GAOYu(EnvironmentalandBiologicalEngineeringSchoolofChongqingTechnologyand
BusinessUniversity,Chongqing400033,China)
Abstract:Thispaperdiscussestheinfluenceofradiationtime,temperatureandinitialconcentrationofsolution,pHvalueandhydrogenperoxideoncompositionofsodiumdodecylneopelexinwastewater.Theresultsshowthattherateofdecompositionincreaseswiththelengtheningofradiationtime,therateofdecompositionincreaseswiththein2creasingintemperatureunder60degreecentigradeandtheratedecreaseswiththeincreasingintemperatureabove60degreecentigrade.TheincreasingofinitialconcentrationincreasesintherateofdecompositionandpHvaluehaslittleeffectontherateofdecompositionandhydrogenperoxideobviouslyincreasestherateofdecomposition.Keywords:ultrasonicwave;decomposition;sodiumdodecylneopelex
责任编辑:田 静
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