催化濕式過(guò)氧化氫氧化技術(shù)（CWPO）是處理高濃度、高毒性、難降解有機廢水的有效方法，但需要在高溫高壓條件下進(jìn)行，因此該技術(shù)的應用和推廣受到極大限制[11-12]。如何通過(guò)技術(shù)改進(jìn)來(lái)改善反應條件、使其可在常溫常壓下進(jìn)行、并具有高效的處理效果，對該技術(shù)的應用推廣具有重要意義。
本工作以γ-A l 2 O 3為載體， C u（N O 3）2，Zn（NO3）2，Ce（NO3）4為原料，采用浸漬法制備了負載型CuO-ZnO-CeO2/γ-Al2O3催化劑，并采用該催化劑通過(guò)UV-CWPO 在常溫常壓下處理模擬酸性大紅GR染料廢水，廢水的脫色效果顯著(zhù)。
1 實(shí)驗部分
1.1 廢水、試劑和儀器
廢水為配制的模擬酸性大紅GR染料廢水。
Cu（NO3）2、Zn（NO3）2、Ce（NO3）4、H2O2（質(zhì)量分數30%）、K2CrO7：分析純；γ-Al2O3：粒徑2~3 mm，天津化工設計研究院；酸性大紅GR：武漢第三染料廠(chǎng)。
HH-S1型數顯恒溫水浴鍋：上海亞榮生化儀器廠(chǎng)；DZF-6020型真空干燥箱：上海精宏實(shí)驗設備有限公司；TM-6220s型馬弗爐：上海博訊醫療設備廠(chǎng)；TU1901型紫外-可見(jiàn)分光光度計：北京普析分析儀器公司；XJ-III型快速消解儀：廣東省醫療器械廠(chǎng)；85-2型恒溫磁力攪拌器：鄭州長(cháng)城科工貿有限公司；TDL-4型臺式離心機：上海安亭科學(xué)儀器廠(chǎng)；KQ3200型超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；10 W石英紫外線(xiàn)消毒燈：長(cháng)沙科星光源電器廠(chǎng)。
1.2 催化劑的制備
將γ-Al2O3載體浸漬在Cu（NO3）2，Zn（NO3）2，Ce（NO3）4配置的浸漬液中，使m（Cu2+）∶m（Zn2+）∶m（Ce4+）∶m（γ-Al2O3）=4∶4∶1∶100，超聲振蕩吸附30 min，在常溫下浸漬12 h，在110 ℃干燥箱中烘干，然后移入馬弗爐中500 ℃下煅燒2 h，制得CuO-ZnO-CeO2/γ-Al2O3催化劑。
1.3 實(shí)驗方法
取200 mL廢水置于反應器中，加入一定量的CuO-ZnO-CeO2/γ-Al2O3催化劑和一定量的H2O2，用稀鹽酸調節廢水pH，控制反應溫度為25 ℃，常壓，調節適宜的曝氣量，開(kāi)啟紫外線(xiàn)消毒燈，在一定攪拌速率下反應一定時(shí)間，取樣離心后測定廢水吸光度，計算脫色率。實(shí)驗裝置示意見(jiàn)圖1。
1.4 分析方法
采用紫外-可見(jiàn)分光光度計在波長(cháng)510 nm條件下測定反應前后廢水的吸光度，計算廢水的脫色率。
2 結果與討論
2.1 不同反應體系對廢水脫色率的影響
在初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度為200 mg/L、催化劑加入量為12.5 g/L、 H2O2加入量為1.5 mL/L、廢水pH為4、反應時(shí)間為2 h的條件下，不同反應體系對廢水脫色率的影響見(jiàn)圖2。
由圖2可見(jiàn)：UV輻照處理的廢水脫色率很低； UV輻照-H2O2氧化降解對廢水的脫色率僅為34.98%； CWPO的廢水脫色率為47.08%；UV輻照-CWPO的廢水脫色率高達97.51%。表明UV輻照-CWPO可產(chǎn)生協(xié)同效應，反應體系中產(chǎn)生了更多的·OH，廢水的脫色率提高。故以下實(shí)驗均采用UV輻照-CWPO工藝。
2.2 催化劑加入量對廢水脫色率的影響
在初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度為200 mg/L、H2O2加入量為1.5 mL/L、廢水pH為4、反應時(shí)間為2 h的條件下，催化劑加入量對廢水脫色率的影響見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)：隨著(zhù)催化劑加入量的增加，廢水脫色率逐漸提高；當催化劑加入量為10.0 g/L時(shí)，廢水脫色率為97.77%；繼續增加催化劑加入量，廢水脫色率反而有所降低。這是因為催化劑加入量過(guò)多時(shí)，UV光照受阻。因此，本實(shí)驗選擇催化劑加入量為10.0 g/L。
2.3 H2O2加入量對廢水脫色率的影響
在初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度為200 mg/L、催化劑加入量為10.0 g/L、廢水pH為4、反應時(shí)間為2h的條件下，H2O2加入量對廢水脫色率的影響見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn)：隨H2O2加入量的增加，廢水脫色率逐漸提高，表明H2O2加入量的增加，產(chǎn)生了更多的·OH，促使有機物在催化劑表面氧化降解更為迅速徹底；當H2O2加入量為2.0 mL/L時(shí)，廢水脫色率為99.33%；當H2O2加入量超過(guò)2.0 mL/L時(shí)，廢水脫色率反而下降。據研究報道，當溶液中H2O2含量過(guò)高時(shí)，H2O2在氧化有機物前會(huì )與其分解出的·OH反應，使催化反應鏈反應終止，降低有效氧化反應效率。故本實(shí)驗選擇H2O2加入量為2.0 mL/L。
2.4 廢水pH對廢水脫色率的影響
在初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度為200 mg/L、催化劑加入量為10.0 g/L、H2O2加入量為2.0 mL/L、反應時(shí)間為2 h的條件下，廢水pH對廢水脫色率的影響見(jiàn)圖5。由圖5可見(jiàn)：廢水pH為酸性時(shí)，脫色率較高；廢水pH為4時(shí)，脫色率最高，為99.33%；廢水pH為堿性時(shí)，脫色率下降；堿性越強，脫色率越低。這是因為在堿性條件下，H2O2分解速率加快，氧化劑自身消耗過(guò)多，從而降低了進(jìn)一步氧化有機分子的能力。故本實(shí)驗選擇廢水pH為4。
2.5 反應時(shí)間對廢水脫色率的影響
在初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度為200 mg/L、催化劑加入量為10.0 g/L、H2O2加入量為2.0 mL/L、廢水pH為4的條件下，反應時(shí)間對廢水脫色率的影響見(jiàn)圖6。由圖6可見(jiàn)：當反應時(shí)間少于2 h時(shí)，廢水脫色率隨反應時(shí)間的延長(cháng)而提高；反應時(shí)間超過(guò)2 h后，廢水脫色率基本無(wú)變化。故本實(shí)驗選擇反應時(shí)間為2 h。
2.6 初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度對廢水脫色率的影響
在催化劑加入量為10.0 g/L、H2O2加入量為2.0 mL/L、廢水pH為4、反應時(shí)間為2 h的條件下，初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度對廢水脫色率的影響見(jiàn)圖7。由圖7可見(jiàn)：初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度為200mg/L時(shí)，廢水脫色率最高，為99.33%；隨著(zhù)初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度的增大，廢水脫色率逐漸降低。說(shuō)明初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度高的廢水對UV輻照-CWPO反應產(chǎn)生抑制作用。這是因為當廢水中初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度過(guò)高時(shí)，一方面，催化劑表面吸附過(guò)多的有機物，導致催化劑中毒，使催化活性下降；另一方面，溶液的透光性也隨之變差，UV對系統的輔助能力下降。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結論
采用自制的負載型CuO-ZnO-CeO2/γ-Al2O3催化劑，常溫常壓下通過(guò)UV輻照-CWPO處理模擬酸性大紅GR染料廢水。最佳工藝條件為初始酸性大紅GR質(zhì)量濃度200 mg/L，催化劑加入量10.0 g/L，H2O2加入量2.0 mL/L，廢水pH 4，反應時(shí)間2 h。最佳工藝條件下廢水脫色率達99.33%。
