响应面优化氧化锌催化超声降解十二烷基苯磺酸钠

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-1026

摘要/Abstract

摘要：

阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）具有亲水和亲油的双重性能，广泛应用于日常生产生活的清洗作业中，由此产生对水体环境及人体健康均有危害的难降解有机废水。采用氧化锌（ZnO）催化超声降解SDBS，探究影响SDBS降解效果的因素条件。通过单因素实验，考察了ZnO投加量、超声功率、超声时间、温度、pH等因素对SDBS降解效果的影响，随后根据单因素实验结果，采用三因素三水平的响应面分析法进行优化，确定SDBS降解的最佳工艺条件。研究结果表明，ZnO催化超声对SDBS有很好的降解效果，单因素实验最佳处理条件：ZnO投加量为2 g/L，超声功率为300 W，温度为40 ℃，pH为11，在此条件下SDBS降解率为91%。响应面优化实验结果显示，ZnO投加量与超声功率，温度与超声功率两两交互作用明显，其最佳降解工艺条件：温度为46 ℃，ZnO投加量为2.8 g/L，超声功率为246 W，在此工艺条件下SDBS降解率最高可达92%。研究结果为半导体材料催化超声降解废水中的阴离子表面活性剂提供了一定理论基础。

关键词: 响应面法, 超声, 氧化锌, 十二烷基苯磺酸钠

Abstract:

Sodium dodecylbenzene sulfonate （SDBS）， an anionic surfactant with both hydrophilic and lipophilic properties， is widely used in the cleaning operation of daily production and life， resulting in difficult to degrade organic wastewater that is hazardous to the water environment and human health. ZnO-catalyzed ultrasound was used for degradation of SDBS， and the factors affecting the degradation effect of SDBS were investigated. The effects of ZnO dosage， ultrasonic power， ultrasonic time， temperature and pH on the degradation of SDBS were investigated by single-factor experiments. Subsequently， based on the results of single-factor experiments， a three-factor and three-level response surface analysis was used for optimization to determine the optimal process conditions of SDBS degradation. The results showed that ZnO-catalyzed ultrasound had a good degradation effect on SDBS. The optimal treatment conditions in the single-factor experiment were as follows： ZnO dosage 2 g/L， ultrasonic power 300 W， temperature 40 ℃， pH 11， and the degradation rate of SDBS was 91%. The results of the response surface optimization experiments showed that the interaction between ZnO dosage and ultrasonic power， and temperature and ultrasonic power was obvious， and the optimal degradation conditions were 46 ℃， ZnO dosage of 2.8 g/L and ultrasonic power of 246 W. The degradation rate of SDBS under these conditions was up to 92%. The results provide a theoretical basis for the catalytic ultrasonic degradation of anionic surfactants in wastewater by semiconductor materials.

Key words: response surface methodology, ultrasound, zinc oxide, SDBS

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I8/149

图/表 15

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时间/h	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
降解率/%	29.36	50.8	71.18	78.41	83.63	88.85
SDBS/（mg·L^-1）	70.64	49.2	28.82	21.59	16.37	11.15

时间/h	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
降解率/%	29.36	50.8	71.18	78.41	83.63	88.85
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ZnO/（g·L^-1）	0.5	1.0	2.0	3.0	4.0
降解率/%	59.6	75.5	87.72	84.57	79.2
SDBS/（mg·L^-1）	40.4	24.5	12.28	17.43	20.8

ZnO/（g·L^-1）	0.5	1.0	2.0	3.0	4.0
降解率/%	59.6	75.5	87.72	84.57	79.2
SDBS/（mg·L^-1）	40.4	24.5	12.28	17.43	20.8

超声功率/W	100	200	300	400	500
降解率/%	59.06	83.63	88.96	78.72	6.75
SDBS/（mg·L^-1）	40.94	16.37	11.04	21.28	38.25

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