ZnO光催化降解染料废水研究

曾文伟 徐 源 任筱雨

(重庆交通大学河海学院 重庆 400074)

20世纪以来，能源紧缺和环境污染已成为当下发展面临的严峻挑战[1]。众多污染中，染料废水污染尤为突出，每年排放大量的染料废水，其不达标排放对生态环境和人类生命健康带来巨大的威胁[2]。染料废水作为难处理的工业废水之一[3]，其常规的处理法：物理处理法、化学处理法、生物处理法难以彻底将其去除[4]。光催化剂技术作为一种绿色环保的新技术，利用太阳光能可将其彻底分解[5]。本文采用采用溶胶-凝胶法制备ZnO纳米材料，以亚甲基蓝(MB)脱色率为目标响应值，探究ZnO催化剂对MB废水脱色效果。

一、染料废水处理技术

(一)物理处理法

主要通过物理作用来分离或去除水体中的污染物，具有工艺设备简单、操作方便、分离效果较好等优势在污水处理行业被广泛应用[6]。常见的物理处理法包括吸附法、膜分离法、混凝法等[7]。

(二)化学处理法

化学处理法是指向废水中添加化学试剂，通过化学反应和传质作用，使其与污染物进行反应，分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质。常见的化学处理法包括电化学法、混凝法等[8]。

(三)生物处理法

指在有氧或者无氧条件下，通过微生物生命活动对有机物进行吸收利用来维持自身新陈代谢，使污水中呈胶体或者溶解性有机物分解转化成无害的无机物，微生物包括细菌、霉菌、真菌、放线菌等[9]。

二、ZnO光催化降解染料废水

(一)实验原料

表1 实验原料一览表

(二)ZnO光催化剂制备方法

称取6.75g乙酸锌溶于去离子水中，搅拌使溶液均匀，逐滴滴加入NH3·H2O置上述溶液中，并伴有Zn(OH)2白色沉淀生成，继续滴加NH3·H2O至溶液pH为8.5，再搅拌30min，陈化缩聚，用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，烘干12h，再将其置于马弗炉中400℃焙烧2h。

(三)亚甲基蓝标准工作曲线

配置100mg/L MB废水，将其分别稀释成浓度为1mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L溶液。在最大吸收波长664nm处测定吸光度A，做浓度-吸光度标准曲线。通过对浓度及吸光度关系作图进行线性拟合，得到亚甲基蓝标准曲线，满足以下方程式：

y=0.048x+0.068

(1)

式中，x：亚甲基蓝浓度C(mg/L)；y：吸光度Abs。

线性相关系数R2=0.999接近于1，由此可知亚甲基蓝的浓度与吸光度存在良好的线性关系。

(四)ZnO催化降解亚甲基蓝研究

量取100mL浓度为75mg/L的MB废水溶液移容积为150mL烧杯中，称取0.1g ZnO光催化剂置于其中，置于磁力搅拌器上，在300W高压汞灯照射下催化氧化15min、30min、45min、60min，测定不同时刻的MB废水去除率。

图1 光催化降解亚甲基蓝

三、结论

1.亚甲基蓝标准工作曲线在测定范围，线性相关系数R2=0.999接近于1，可知亚甲基蓝的浓度与吸光度存在良好的线性关系。

2.采用溶胶-凝胶法成功制备了ZnO光催化剂；ZnO对降解亚甲基蓝染料废水表现良好的性能，60min时，MB废水脱色率为76.6%。