悬浮型光催化纳滤膜反应器耦合工艺特性及对活性染料H酸光催化降解率及反应动力学研究

摘要

光催化膜反应器作为一种新颖、应用前景广阔的水污染控制技术，受到越来越多的重视和研究。本论文以悬浮型光催化纳滤膜反应器为研究目标，将改性二氧化钛悬浮型光催化氧化过程与有机纳滤膜分离过程进行耦合，以有机污染物染料H酸作为研究对象，重点研究新型悬浮型光催化纳滤膜反应器的耦合工艺特性以及影响耦合工艺特性的主要试验参数，在确定最佳实验工况的基础上对污染物的去除效果和去除规律进行动力学分析。
　　 本论文主要研究结论：
　　 1）采用悬浮型光催化纳滤膜反应器处理H酸废水可以实现更优良的处理效果，在本文三种不同初始浓度条件下，反应进行130min后均可实现污染底物的彻底转化，矿化效果达70％以上，分别较悬浮型光催化反应器缩短反应时长20min，且大幅提高污染物矿化度；
　　 2）反应前期悬浮型光催化纳滤膜反应器具有较传统悬浮型光催化反应器更高的光催化降解速率和处理能力的根本原因是由于耦合分离膜的实时在线选择性截留分离作用使得光催化反应器内污染物种类、数量以及催化剂浓度较前者发生了显著变化；反应后期耦合光催化膜反应器处理能力较前者偏低可能是因为处理液外循环所致；
　　 2）在污染底物H酸初始浓度为100ppm、干扰物吐氏酸和变色酸浓度分别为5、10、20、25和40ppm的多组分悬浮性光催化纳滤膜反应器反应体系中的最佳实验条件下，反应120min后污染底物降解率较前者下降约15％，仅为85％左右，污染底物的光催化降解动力学发生根本改变；
　　 4）影响动力学发生变化的根本原因是由于干扰物质的大量存在导致悬浮型光催化纳滤膜反应器中耦合分离膜的进料液组分、浓度和性质发生了显著改变，导致耦合分离膜对反应溶液的选择性即时、在线分离、截留和浓缩等作用过程发生了剧烈变化，从而导致悬浮型光催化纳滤膜反应器中耦合光催化反应器内污染底物浓度的剧烈下降，进而引起耦合工艺处理污染底物的光催化降解效率、反应动力学和耦合工艺特性发生性根本转变。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 光催化氧化水处理技术的研究现状及发展趋势

1.1.1 光催化氧化反应器的研究

1.1.2 光催化剂改性技术的研究

1.1.3 光催化氧化效果的影响因素研究

1.1.4 光催化氧化技术的发展趋势

第二节 纳滤膜分离过程及工作特性

第三节 光催化膜反应器的研究现状及发展趋势

1.3.1 光催化膜反应器的组成及分类

1.3.2 悬浮型光催化膜反应器的研究现状

1.3.3 负载型光催化膜反应器的研究现状

1.3.4 内嵌型光催化膜反应器的研究现状

1.3.5 光催化膜反应器的关键技术参数

1.3.6 光催化膜反应器的发展趋势

第四节 论文研究总体思路和主要研究内容

1.4.1 论文研究主体思路

1.4.2 论文研究主体内容

1.4.3 论文研究主要技术路线

第二章 悬浮型光催化纳滤膜反应器处理H酸溶液研究

第一节 实验原理及可行性分析

第二节 实验

2.2.1 实验仪器及试剂

2.2.2 实验方法

第三节 结果与讨论

2.3.1 催化剂投加量对实验效果的影响

2.3.2 废水pH值对实验效果的影响

2.3.3 UV辐射强度对实验效果的影响

2.3.4 污染底物初始浓度对实验效果的影响

2.3.5 耦合纳滤分离膜的错流操作流速对实验效果的影响

2.3.6 耦合纳滤分离膜的过膜操作压力对实验效果的影响

2.3.7 最佳工艺条件下光催化降解动力学分析

第四节 本章小结

第三章 悬浮型光催化纳滤膜反应器对H酸废水研究

第一节 实验原理及可行性分析

第二节 实验

3.2.1 实验仪器及试剂

3.2.2 实验方法

第三节 结果与讨论

3.3.1 最佳工艺条件下光催化降解效率

3.3.2 最佳工艺条件下光催化降解动力学分析

3.3.3 动力学研究

3.3.4 机理分析

第四节 本章小结

第四章 结论及建议

第一节 本课题主要实验结论

第二节 本课题主要实验建议

参考文献

致谢

个人简历

硕士期间研究成果