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染料廢水成分復雜、毒性強、色度深、有機物和無機鹽濃度高、可生化性差，一直是廢水治理領域關注的熱點和難點之一[1-3]。目前常用的廢水處理方法主要有生化法、混凝法、吸附法等[4-6]，但這些方法普遍存在處理效率低、治理成本高和二次污染等不足。近年來興起的半導體多相光催化技術在有機廢水處理方面受到了人們的普遍關注，在眾多的半導體光催化劑材料中，TiO2因其化學性質(zhì)穩(wěn)定和催化效率高而倍受重視[7-8]。紫外光對非透明物質(zhì)的穿透能力很低，用其照射染料廢水時，光的利用率很低[9]。而超聲波不存在這樣的問題，一般情況下超聲波的洞穿能力都在15～20cm。國內(nèi)外已有利用大功率超聲波降解有機污染物的報道[10-12]，但該方法耗能多、成本較高，實際應用受到限制。筆者首次提出并采用低功率超聲波結(jié)合Fe2O3摻雜TiO2催化技術降解實際染料廢水，取得了滿意的效果。
1實驗部分
1.1廢水水樣與預處理
染料廢水由吉林省遼源市某印染企業(yè)提供。廢水外觀呈紫藍色、混濁、有懸浮物。將原水過濾處理除去懸浮物后作為實驗用廢水，并測得其pH為9.25，COD為3440mg/L。
1.2儀器與試劑
751型COD分析測定儀，上海精密科學儀器有業(yè)水處理2010－08，30（8）限公司；KQ-系列超聲反應器，昆山超聲儀器有限公司。Fe2O3，分析純；TiO2，銳鈦礦型，分析純。
1.3 Fe2O3摻雜TiO2催化劑的制備
參照文獻[13]合成Fe2O3摻雜TiO2催化劑。具體制備方法：分別按質(zhì)量分數(shù)0.5%、1.0%和1.5%稱取Fe2O3摻入到一定量的TiO2中，然后放入燒杯并加入適量水，超聲分散15min后，于100℃下烘干。烘干后研碎，放入坩鍋中于700℃下熱處理3h，制得活化的Fe2
1.4實驗方法
每次取過濾后的染料廢水200mL，放入燒杯中進行降解實驗。改變?nèi)玖蠌U水的COD、超聲頻率、超聲功率、反應時間、TiO2催化劑投加量和Fe2O3摻雜量等實驗參數(shù)，測定反應前后的COD，計算廢水
COD去除率，并確定最佳實驗參數(shù)。
2結(jié)果與討論
2.1單獨超聲降解印染廢水時各因素的影響
2.1.1廢水初始COD對COD去除率的影響
當超聲頻率為40kHz、功率為160W、水溫為室溫、超聲輻照時間為150min、初始pH為9.25時，改變?nèi)玖蠌U水的初始COD，考察染料廢水初始COD對COD去除率的影響，結(jié)果如表1所示。
由表1可知，COD去除率隨著染料廢水初始COD的增大而增大，當COD達到1146mg/L以后，COD去除率基本沒有變化。這可能因為一方面有機污染物分子只有進入空化泡界面才可能發(fā)生空化降解，在一定的超聲輻照功率和時間內(nèi)，超聲空化能力一定，在高濃度的溶液中，有機物分子碰撞到空化泡的幾率比在稀溶液中大得多，即超聲空化泡的利用率更高；另一方面一定條件下溶液中產(chǎn)生的高氧化性的·OH的數(shù)量一定，因此更高濃度的有機物很難得到徹底的降解。
2.1.2超聲輻照時間對COD去除率的影響
當超聲頻率為40kHz、功率為160W、水溫為室溫、初始pH為9.25時，改變超聲輻照反應時間，染料廢水COD去除率的變化如圖1所示。
由圖1可知，染料廢水COD去除率隨著超聲輻照時間的增加而增大，當超聲輻照時間達到150min時，染料廢水COD的去除率達到最大值，之后COD去除率基本保持恒定，雖然有下降的趨勢但是并不明顯。這是因為染料廢水中有機物的超聲降解主要通過兩條途徑實現(xiàn)：一是在超聲過程中產(chǎn)生的空化氣泡里熱解；二是在溶液本體或空化氣泡液膜內(nèi)，受超聲過程產(chǎn)生的·OH和·H的攻擊而被降解。隨著超聲輻照時間的增加，自由基濃度增大，染料廢水COD去除率
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