方紅新，劉善和，張濤，梁錫臣，黃永升（安徽國星生物化學有限公司，安徽馬鞍山243000）

?

有機磷生產(chǎn)廢水處理方法的研究

方紅新，劉善和，張濤，梁錫臣，黃永升
（安徽國星生物化學有限公司，安徽馬鞍山243000）

摘要：主要研究了含有機磷的廢水在光催化條件下進行氧化反應轉化為無機磷的方法，并對反應時間、催化劑種類、pH值、廢水濃度、光照強度等工藝條件進行了優(yōu)化。

關鍵詞：有機磷廢水；氧化反應；光催化反應

近年來，由于農業(yè)的迅猛發(fā)展，農藥在農業(yè)中的使用量與日俱增，有機磷農藥生產(chǎn)廢水的排放對人類健康和水生動植物的生存造成嚴重危害。含磷廢水具有高色度、高濃度、難處理、環(huán)境危害大等特點，特別是總磷可以使水體富營養(yǎng)化，使得微生物和一些如浮萍之類的小型水生植物過度繁殖，而這些生物的呼吸作用消耗了水中大量氧氣，使水中動物缺氧致死，還擋住了光線，使水底植物沒有陽光致死，從而破壞水系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境。海洋生物大多對有機磷農藥十分敏感，觸及農藥就能夠使海洋生物致死。

農藥生產(chǎn)廢水的處理技術按照原理可分為物理處理法、化學處理法和生物處理法。物理處理法主要包括萃取法、吸附法和膜分離技術。萃取法和吸附法并非真正的降解；膜分離技術復雜、成本高，工業(yè)規(guī)模應用很少。化學處理法包括絮凝法、焚燒法和氧化法。絮凝法產(chǎn)生的產(chǎn)物可能會造成二次污染；焚燒法設備投資大、耗能大、處理成本高。生物處理法主要包括活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法和光合細菌生物處理法。

1　實驗部分

1.1主要原料

含有機磷的廢水、二氧化鈦催化劑、高壓汞燈。

1.2反應原理

將對環(huán)境有害的有機磷轉化為對環(huán)境危害小的無機磷。

1.3實驗步驟

將含有30mg/L的有機磷廢水1000mL加入到2000mL的燒瓶中，加入催化劑，并且在光照條件下反應一段時間。反應結束后，取樣測定廢水中有機磷和無機磷的含量，計算降解效率。

2　分析與討論

2.1對反應催化劑種類的優(yōu)化

在1000mL的含磷廢水中加入20g不同的催化劑，在室溫、pH為5的條件下，光照反應3h，測得反應結果如表1所示。

從表1可以看出，TiO2在光照條件下對有機磷的降解效率大大高于其它金屬氧化物和雙氧水的降解效率。根據(jù)實驗結果確定用TiO2為最佳的反應催化劑。

2.2對反應催化劑用量的優(yōu)化

在1000mL的含磷廢水中加入不同用量的TiO2，在室溫、pH為5的條件下，光照反應3h，測得反應結果如表2所示。

從表2可以看出，隨著催化劑用量從0.25g增加到0.5g，降解效率也是逐漸增大，當光催化降解時間為3h，其降解效率從55.3％逐漸增加到68.1％，這是因為隨著催化劑用量的增多，照射到反應液中的紫外光也被大量吸收。但是當催化劑用量超過0.5g后，催化劑用量分別為1g和2g時，光催化降解時間為3h，其光催化降解效率分別為65.2％和59.9％，即隨著催化劑用量增加，降解效率反而下降，這可能是由于催化劑濃度增大，一方面增加TiO2微粒對紫外光的遮蔽和散射作用，另一方面大量TiO2微粒沉淀在水底，造成吸收光子能力減弱，因此，在此實驗條件下，應該選擇0.5g的催化劑投加量。

2.3對反應pH的優(yōu)化

為了考查pH值對含磷廢水光催化降解的影響，調節(jié)反應溶液pH值分別為1、3、5、7、9和11，在之前優(yōu)化條件的基礎上保持其它反應條件不變，進行光催化反應，反應結果如表3所示。

光催化降解進行到3h，pH值在1時，其降解效率最高，為79.3％。隨著pH值升高，降解效率逐漸降低，可能是因為在酸性較強條件下，TiO2在光照下產(chǎn)生的電子可以和被TiO2吸附的氧負離子結合形成H2O2，加快氧化反應速度，且H2O2還能經(jīng)過一系列反應生成氧化性更強的·OH自由基，進一步加快反應速度。所以選擇的反應pH值為1。

2.4光照強度對催化反應的影響

為了分析光照強度對有機磷農藥廢水降解的影響，分別調節(jié)光照強度為0、800、1600、2400 uw/cm2四種情況，在之前優(yōu)化條件的基礎上保持其它條件不變，光照3h，比較其光催化降解效率大小，結果見表4。

從表4可知，沒有紫外光照射的含磷廢水中有機磷沒有降解，光照強度在800、1600、2400 uw/cm2時其降解速率分別為49.8％、76.2％和84.9％。隨著光照強度的增加，光催化反應降解速率也增大。這是因為入射紫外光是光催化反應的外在動力，光強越大，光降解速率越快。

2.5廢水中有機磷濃度對催化反應的影響

取濃度分別為3、6、9、15、24和30mg/L的有機磷廢水，在之前優(yōu)化條件的基礎上保持其它條件不變，反應3h，結果如表5所示。

從表5可以看出，隨著廢水中有機磷濃度逐漸變小，降解效率逐漸提高，所以廢水中有機磷的含量越少越好。

2.6反應時間對催化反應的影響

取3mg/L的含磷廢水1000mL，調節(jié)pH值為1，加入TiO2催化劑0.5g，在光照強度為2400 uw/cm2的條件下考查反應時間對降解效率的影響，結果如表6所示。

從表6可以看出，反應時間在1.5h之前降解效率隨著反應的推進大大增加，當反應時間大于1.5h以后，降解效率并沒有很大的變化，所以反應時間定在1.5h為最佳。

3　結論

（1）反應確定了以TiO2作為最佳催化劑，并且用量為0.5g/L，為最佳的工藝條件。

（2）在本實驗的研究中，pH值逐漸變大時其降解效率緩慢降低，隨著pH值逐漸變?yōu)閴A性，降解效率迅速下降，因此光催化反應在酸性條件下有利于反應進行。確定pH為1時反應效果最好。

（3）隨著光照強度的增強，降解效率大大提高。

（4）廢水中有機磷的濃度越來越小，則降解效率也大大提高。

參考文獻

[1] W H Glaze. Drikning Water Treatment with Ozone[J].Enviorn，Sei &Teehnol，1987（21）：224.

[2] Fujishima A，Honda K. Eleetorchemieal photolysis of water at a semieonduetor elecortde[J]. Natuer，1972，37：238- 245.

[3]Cayr J H. Bull. of Environ. Contam[J]. Txieal，1976（16）：697- 701.

[4]肖定邦，胡凱，劉劍彤，等.水離子表面活性劑在人工光源輻射下以光催化降解[J].中國環(huán)境科學，1999，19（1）：9- 13.

[5]郁志勇，王文華，彭安，等.水溶液中4-氯苯酚在光照下的礦化和聚合化[J].環(huán)境化學，1998，19（6）：45- 51.

[6]陳士夫，趙夢月，陶躍武，等.玻璃纖維負載TiO2光催化降解有機磷農藥[J].環(huán)境科學，1999，20（1）：33- 35.

[7]胡季帆，陸宏良，隋振貴，等.納米TiO2對農藥的降解[J].稀有金屬材料與工程，2003，32（4）：280- 282.

[8]劉瑛，魏守強.二氧化鈦光催化氧化廢水中苯酚的研究[J].沈陽工業(yè)學院學報，2004，23（1）：75- 77.

[9]武正篁. TiO2薄膜在光催化下處理含鉻廢水[J].太原理工大學學報，1999，30（3）：289- 290.□

·信息·

The Research on Treatment Method of Organic Phosphorus Wasterwater

FANG Hong-xin，LIU Shan-he，ZHANG Tao，LIANG Xi-chen，HUANG Yong-sheng
（Anhui Costar Biochemistry Co.，Ltd.，Maanshan 243000，China）

Abstract:This article mainly studies the wastewater containing organic phosphorus under the condition of photocatalysis oxidation reaction into inorganic phosphorus，and optimize the process conditions such as reaction time，catalyst type，pH，concentration ofwastewater and light intensity.

Key words:organophosphorous wastewater；oxidizingreaction；light catalyzed reaction

作者簡介：方紅新（1978-），男，畢業(yè)于蘇州大學，碩士，工程師，從事農藥合成工作，18955508301，fhx- 168@126.com。

收稿日期：2015- 10- 27

中圖分類號：TQ253；X703.1

文獻標識碼：A

文章編號：1008- 553X（2016）02- 0065- 03

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.02.020