对硝基苯酚废水降解的初探

1、广西轻工业GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY化工与材料2009年3月第3期(总第124期)【作者简介】杨红(1970),女，广西大学化学化工学院实验师，研究方向：环境工程。【基金项目】广西大学实验设备处教学改革项目化学实验过程废水的处理研究1前言酚类废水主要是来自石油化工厂、树脂厂、塑料厂、合成纤维厂、炼油厂和焦化厂等化工企业，是水体的重要污染物之一。由于酚类化合物具有良好的化学、生物稳定性，不易降解，所以酚类废水的降解一直是废水处理中的难题1-3,对硝基苯酚也有酚类的共性，是用于农药生产和染料合成工业中不可缺少的原料物质或中间产物，在化学工业生产中应用广泛。采用高级氧

2、化水处理技术降解酚类废水是一种处理方法，液相高压放电技术是一种新型的水处理高级氧化技术，能处理造纸、制药、印染等生物难降解有机废水较理想的和有潜力的水处理技术。利用高压放电产生的臭氧协同过程中形成的紫外光和冲击波，可在水中形成O、H、OH等活性物质，可以将水中的有机物氧化降解，即利用在水中的放电形成紫外光、冲击波、臭氧等进行协同降解，强化了高浓有机废水的处理效果4。目前报道的高压放电技术能较好地解决这一问题5-10。本文在高压放电环境下考察对硝基苯酚降解效果及降解机理。2实验方法2.1 实验方法采用自制的高压放电电源可升高电压到30kV。高压输出到图1所示反应器电极两端。实验采用峰值电压为30

3、kV,频率为150Hz脉冲高压，反应器为自制不锈钢针-筒曝气连续式反应器，针电极直径0.3mm,放电电极水平间距2cm,反应进行120min,反应器处理循环废水量为300mL。图1反应装置示意图2.2 对硝基苯酚废水浓度的测定采用高效液相色谱测定又t硝基苯酚的浓度。Agilent1200液相色谱仪，紫外光范围190-360nm,ODS-C18反相色谱柱(krosmail,2504mm),柱温：30C,流动相是50%乙月青和0.2%醋酸的混合水溶液，流速为1.0mLmin-1,检测波长为254nm。对硝基酚降解率按式D=X0-!"X/X0>00%计算，其中D为降解率，x0为初始对

4、硝基苯酚量，x为降解后对硝基苯酚量。2.3对硝基苯酚放电降解过程紫外光谱分析采用日本导津仪器有限公司UV-2501PC型紫外可见分光光度计在200-500nm波长段处进行扫描。2.4对硝基苯酚放电降解后产物的红外光谱分析对实施放电处理过的对硝基苯酚进行浓缩与干燥后，采用KBr压片法进行红外测试.3结果与讨论3.1 对硝基苯酚模拟废水降解效果图2对硝基苯酚废水降解率随时间变化关系实验以初始电导率为39.6pS的初始pH为5.74,浓度为50.00mgL-1对硝基苯酚模拟废水进行放电降解。放电电压为30kV,废水在反应器中循环流动。从图2可以看出，随着放电进行，对硝基苯酚的降解逐渐进行，120mi

5、n后降解率可达到91%。3.2 对硝基苯酚模拟废水降解过程UV-Vis分析对不同降解时间进行紫外光谱扫描，以表征废水中对硝基苯酚的降解过程，结果见图3。对硝基苯酚结构中含有一个苯环及两个取代基团羟基（-OH）和硝基（-NO2）,其中羟基属于助色基团，而硝基属于生色基团，因此在图3中的近紫外区对硝基苯酚废水降解的初探杨红，孙建华，谭国进，王润荣（广西大学化学化工学院，广西南宁530004）【摘要】采用频率为150Hz、峰值电压为30kV的高压放电电源为反应器电源，自制放电电极水平间距为2cm的针-筒曝气连续式放电反应器，研究了对硝基苯酚废水在该放电反应器中的降解效果。研究表明，经过120mln高

6、压放电降解，对硝基苯酚的降解率可达91%,采用FTIR、UV-V1s跟踪降解过程中间产物，检测到对硝基苯酚结构受到破坏，废水得以降解。【关键词】对硝基苯酚；废水；高压放电；降解【中图分类号】O644【文献标识码】A【文章编号】1003-2673(200902-350235(上接第11页)5郭孝武.超声技术在中草药成分提取中的应用J.中草药，1996,27(增刊)：234235.6张海容，刘露琛.超声提取青蒿多糖的工艺优化J.食品研究与开发，2006,27(5):46-48.7王万能，全学军，陆天健等.超声波协助桔皮总黄酮的提取J.江苏农业学报，200622(2):168-170.8纵伟，夏文水

7、.超声强化提取大叶紫薇叶中总三菇的研究J.食品与机械，2006,22(2):14-16.9兰大路，朱宏吉，李少白.纤维素酶一微波提取虎杖中白藜产醇的工艺J.化学工业与工程，2008,5:394398.(200-400nm)316nm处有大吸收。随着放电降解过程进行，对硝基苯酚316nm处的吸光度减弱，同时体系最大特征吸收发生蓝移，在200nm处的吸收逐渐增强，表明不饱和结构被破坏，对硝基苯酚被有效降解了。图3对硝基苯酚溶液降解过程紫外扫描图谱3.3对硝基苯酚模拟废水降解过程FT-IR分析(a)处理前(b)处理后图4降解处理前后对硝基苯酚红外光谱图图4(a)为对硝基苯酚降解前红外图谱，图(b)为

8、放电降解后样品的红外图谱。从图4(a)与(b)比较可以看出，经过放电反应放电处理后在1652.52cm-1处出现吸收峰；原样在1 0.45cm-1处的吸收峰,变化为图(b)的1613.36cm-1和1593.55cm-1的2个吸收峰；原样在852.25cm-1处的吸收峰，变化为在866.83cm-1和845.09cm-1出现2个吸收峰；相应的吸收峰均发生了蓝移。在16001430cm-1波数区间，可确定芳香苯环骨架振动，在1613.36cm-1处多了一峰，说明苯环结构发生了取代，结合692.71cm-1处出峰，判断发生了单取代。而图(b)在1652.52cm-1处多出现一个峰，与酶结构的吸收波

9、数相当，可以判断有酿结构的生成。另外在原样品1496.68cm-1处的吸收判断为硝基苯结构，结果放电处理后发现此处的峰分叉，在1558.35cm-1处出现小峰，说明此时放电处理过的样品中有R-NO2结构，这说明硝基的脱出，降解有作用。4结论本文对高压放电降解对硝基苯酚模拟废水进行了研究，并采用FT-IR与UV-Vis对硝基苯酚废水降解中间物进行了分析，得到了以下结论。采用高压放电降解处理初始电导率为39.6pS刚初始pH为5.74,浓度为50.00mgL-1对硝基苯酚模拟废水。放电电压为30kV,废水在反应器中循环流动。120min后降解率可达到91%。通过紫外光谱与红外光谱分析推断高压放电可

10、以有效降解对硝基苯酚的废水。参考文献1王韬，李鑫钢，杜启云.含酚废水治理技术研究进展J.化工进展,2008,27(2)231235.2 XuA,YangM,QiaoR,etal.ActivityandleachingfeaturesofZincAluminumferritesincatalyticwetoxidationofphenolJ.JournalofHazardousMaterials.2007,147:449-456.3 ChenYM,LinTF,HuangC,etal.Degradationofpheno1andTCEusingsuspendedandchitosanbeadimm

11、obi1izedPseudomonasputidaJ.JournalofHazardousMaterials.2007,148:660-670.4孙建华，刘自力，秦祖赠.水中脉冲高压放电诱导产生H2O2和O3的研究J.广西大学学报(自然科学版)，2008,33(2):163-167,172.5 ClementsJS,SatoM,DavisRH.PreliminarylnvestigationofPrebreakdownphenomenaandchemica1reactionsusingapulsehighvoltagedischargeinwaterJ.IEEETransactionlndus

12、tralApplied.,1987,23:224235.6 SatoM,OhgiyamaT,ClementsJS.Formationofchemicalspeciesandtheireffectsonmicroorganismsusingapu1sedhighvoltagedischargeinwaterJ.IEEETransactionlndustralApplied1996,32:106-112.7GaveDegrasSo1utidG1owDiProcess8Zhicsofdepu1sedbdischaHazardooJ.Z,PudationoonInducschargeesandPoangR,Zhco1orizarrierdrgep1asusmaterL.M,YanfNitroedbyP1aElectro1ymers,angC,Chationofischargmareactia1s,20gW,eta1.pheno1sismawithSlysisJ2004,1:1engX,etaazodyebyeinathreorJ.Jo