首页 > 学术论文

太阳能固定膜光催化氧化去除饮用水中污染物研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:31:08
热度:

太阳能固定膜光催化氧化去除饮用水中污染物研究【摘要】:本研究以结构简单、光能利用率高的复合抛物面采光板为采光元件,采用溶胶-凝胶法在比表面积大、化学性质稳定的玻璃纤维网上制备高活性

【摘要】: 本研究以结构简单、光能利用率高的复合抛物面采光板为采光元件,采用溶胶-凝胶法在比表面积大、化学性质稳定的玻璃纤维网上制备高活性TiO_2固定催化剂作为催化组件,并用长寿命冷阴极低压汞灯作为人工辅助光源,研制成功一种新型中试规模太阳光固定膜光催化反应器。 以草酸铁钾化学光量计曝光试验对新型太阳光催化反应器的光学性能进行了评价,其光子采集效率φ_(ef)约为0.759。本装置降解苯酚表观量子产率可以达到悬浆催化体系的1/2。固定在玻璃纤维网上的光催化剂,可在较长期内重复使用。装置对水中苯酚、甲酸等低浓度有机物具有较高处理效率;由于采用电光源作为太阳光的补充,装置对天气具有良好的适应性,能够实现全天候稳定运行。 以苯酚为模型污染物的研究表明,新装置具有良好的传质作用,在循环流量大于5L/min时即可消除传质限制作用。在苯酚初始浓度在1.8~7.5mg/L范围内时,苯酚的太阳光催化降解呈表观一级反应,表观动力学常数随着初始浓度的增加而变小。在太阳光强介于12.4~25.9W/m~2时,苯酚降解的表观反应速率常数和光强呈线性关系。采用电光源时,苯酚的降解是光催化和直接光分解综合作用的结果。 对蒸馏水中大肠杆菌的灭活特性研究表明,太阳光固定膜光催化灭菌是光催化灭菌和阳光直接灭菌协同作用的结果,光催化杀菌效果优于阳光直接杀菌作用。环境扫描电镜分析(ESEM)表明光催化对菌体产生了致命性破坏。光催化灭菌速率和循环流速、光强存在正相关性。光催化灭菌还具有良好的持久性,灭菌处理8h后,没有出现明显复活再生现象。 对双酚A(BPA)光催化降解特性的研究表明,BPA的降解受不同光源影响显著。BPA在阳光照射下很难光解;在较低浓度下,BPA的太阳光光催化降解呈现表观一级反应,反应速率常数随初始浓度增大而减小;在光强介于5.7~23.5W/m~2时,表观反应速率常数和光强呈线性关系。在UV254下,BPA存在明显光解作用,一级表观反应速率常数随初始浓度增大而增大。太阳光催化对BPA具有良好的矿化作用,但和短波紫外光下光催化矿化过程存在很大差异。通过BSTFA衍生和GC/MS分析,在不同光源下均检测到多种BPA降解中间产物。 新装置在不同光源下对自来水中半挥发性有机污染物均具有良好的净化效果。在本研究中太阳光催化条件下,自来水中可通过GC/MS较准确定性的23种微量半挥发性有机物中的18种物质去除率在50%以上,其中16种物质在处理后水中已经降到仪器检测限以下。装置对自来水中常见的有机污染物如三氯甲烷、苯酚和双酚A具有良好的去除效果;另外,装置在去除自来水中有机污染物同时,还对自来水中细菌具有一定的杀灭效果。太阳光固定膜光催化具有良好的实际应用前景。 【关键词】:全天候 太阳能 固定膜 光催化反应器 光子采集效率~(φ_(ef)) 草酸铁钾光量计 苯酚 双酚A 大肠杆菌 自来水
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU991.2
【目录】:
  • 摘要6-8
  • ABSTRACT8-14
  • 第1章 绪论14-28
  • 1.1 概述14-15
  • 1.2 TIO_2光催化的基本原理15-17
  • 1.3 TIO_2光催化技术的研究进展17-26
  • 1.3.1 TiO_2催化剂的固定化18-20
  • 1.3.1.1 催化剂的固定化工艺18-19
  • 1.3.1.2 常见催化剂载体19
  • 1.3.1.3 不同载体催化剂比较19-20
  • 1.3.2 TiO_2光催化反应器20-26
  • 1.3.2.1 电光源光催化反应器21
  • 1.3.2.2 太阳光催化反应器21-26
  • 1.4 技术展望26
  • 1.5 本研究的课题来源、目的与内容26-28
  • 1.5.1 课题来源26
  • 1.5.2 研究目的26-27
  • 1.5.3 研究内容27-28
  • 第2章 全天候太阳光催化反应器研制28-39
  • 2.1 新型反应器的设计思想28-29
  • 2.2 新型反应器结构及运行方式29-31
  • 2.3 反应器所用材料31-38
  • 2.3.1 CPC采光板32-34
  • 2.3.2 高活性固定化催化剂34-36
  • 2.3.3 冷阴极低压汞灯及反应管36-38
  • 2.3.4 连接管38
  • 2.4 本章小节38-39
  • 第3章 全天候运转太阳光催化反应器的评估39-53
  • 3.1 试验材料与方法39-42
  • 3.1.1 试验材料39-40
  • 3.1.2 试验过程与装置40
  • 3.1.3 分析方法40-41
  • 3.1.4 光强的计算方法41-42
  • 3.2 结果与讨论42-51
  • 3.2.1 光学性能评价42-46
  • 3.2.2 固定膜同悬浆催化体系的效率比较46-48
  • 3.2.3 催化剂活性考察48-49
  • 3.2.4 装置全天候运转效果考察49-51
  • 3.2.4.1 苯酚降解效果49-50
  • 3.2.4.2 甲酸的去除效果50-51
  • 3.3 本章小结51-53
  • 第4章 全天候太阳光催化反应器处理效果的影响因素53-63
  • 4.1 试验材料与方法53-54
  • 4.1.1 试验材料53
  • 4.1.2 试验过程与装置53-54
  • 4.1.3 分析方法54
  • 4.2 试验结果与讨论54-62
  • 4.2.1 吸附作用及太阳光分解的影响54-55
  • 4.2.2 循环流量的影响55-56
  • 4.2.3 曝气的影响56-57
  • 4.2.4 光强的影响57-59
  • 4.2.5 初始浓度的影响59-61
  • 4.2.6 电光源光分解作用的影响61-62
  • 4.3 本章小节62-63
  • 第5章 太阳光固定膜光催化灭菌特性63-72
  • 5.1.试验材料与方法63-65
  • 5.1.1 试验材料63-64
  • 5.1.2 试验装置与过程64
  • 5.1.3 细菌培养与计数64
  • 5.1.4 环境扫描电镜(ESEM)分析64-65
  • 5.2.结果与讨论65-71
  • 5.2.1 光催化灭菌作用65-67
  • 5.2.2 流速的影响67-68
  • 5.2.3 光强的影响68
  • 5.2.4 光催化灭菌的持久性68-70
  • 5.2.5 催化剂固定化体系和悬浆体系的比较70-71
  • 5.3 本章小结71-72
  • 第6章 双酚A的固定膜光催化降解特性72-89
  • 6.1.试验材料与方法72-74
  • 6.1.1 试验材料72-73
  • 6.1.2 试验装置与过程73-74
  • 6.1.3 分析方法74
  • 6.2 结果与讨论74-87
  • 6.2.1 光催化降解影响因素74-78
  • 6.2.1.1 吸附的影响74
  • 6.2.1.2 光源的影响74-75
  • 6.2.1.3 初始浓度的影响75-77
  • 6.2.1.4 光强的影响77-78
  • 6.2.2 BPA的矿化78-80
  • 6.2.2.1 不同光源下TOC的去除78
  • 6.2.2.2 不同光源下pH值的变化78-79
  • 6.2.2.3 不同光源下BPA降解紫外扫描图79-80
  • 6.2.3 不同光源下BPA降解中间产物的GC-MS分析80-87
  • 6.2.3.1 黑光灯下BPA降解中间产物的GC-MS分析80-83
  • 6.2.3.2 黑光灯下BPA可能降解途径推测83-85
  • 6.2.3.3 低压汞灯下BPA光催化降解中间产物的GC-MS分析85-87
  • 6.3 本章小节87-89
  • 第7章 全天候太阳光催化反应器饮用水处理效果89-102
  • 7.1 试验材料与方法89-92
  • 7.1.1 试验材料89-90
  • 7.1.2 试验过程与装置90
  • 7.1.3 分析方法90-92
  • 7.2 试验结果与讨论92-100
  • 7.2.1 自来水中微量有机物去除效果92-95
  • 7.2.1.1 有机物总量去除效果分析92
  • 7.2.1.2 微量有机物的去除效果分析92-95
  • 7.2.2 自来水中三卤甲烷的去除效果95-96
  • 7.2.3 自来水中典型污染物去除效果96-98
  • 7.2.3.1 BPA的去除效果96-97
  • 7.2.3.2 苯酚的去除效果97-98
  • 7.2.4 自来水灭菌效果98-100
  • 7.3 本章小节100-102
  • 第8章 结论与建议102-105
  • 8.1 结论102-104
  • 8.2 建议104-105
  • 参考文献105-113
  • 个人简历 在读期间发表的学术论文及研究成果113-114
  • 致谢114


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

负载型TiO_2/玻璃弹簧的光催化杀菌作用    曾炽涛,陈爱平,陈爱华,刘伟,戴智铭

草酸铁钾化学光量计的化学分析    赵成文,戚奎华,顾长立

固定膜光催化氧化反应器深度净化自来水研究    李田,严煦世,黄伟星

二氧化钛膜光催化氧化苯酚的影响因素研究    高廷耀,魏宏斌,徐迪民

饮用水深度净化技术的现状与发展方向    刘淑彦,王秀蘅

光催化反应器在污水处理中的研究现状与发展趋势    曹跟华,罗人明,任宝山

负载型TiO_2/活性炭光催化灭活大肠杆菌(E.coli)的研究    李佑稷;李效东;李君文;尹静;

光化学氧化法的类型及研究进程    李田;

天然水体腐殖质对双酚A光降解影响的研究    展漫军,杨曦,杨洪生,孔令仁

城市自来水光催化氧化深度净化效果    李田,陈正夫

负载型TiO_2催化剂可见光降解染料污染物的研究    王侃

纳米TiO_2光催化材料的制备及研究进展    田维;张洪林;蒋林时;

光催化氧化技术在造纸废水处理中的应用    刘长春;

气化废水的处理技术探索    谢群;

微生物遗传学技术发展及其在环境工程中的应用    吴秀玲,毕学军

H_2S引起的污水管道腐蚀及其控制    高文乔

改性载体固定化微生物处理高氨氮废水的研究    李彦锋;赵光辉;马鹏程;周林成;叶正芳;

TiO_2光催化降解农药研究进展    陈欢欢;柏连阳;

六氯苯在TiO_2催化下的光降解研究    李凡修;黄瑜;

氮素在包气带中的运移转化规律及模型研究进展    张沙莎;孙强;曹李靖;

用生态学方法评价长江马鞍山段水质探讨    汤代铭,沈先标

光催化剂Ag_3PO_4/Ag的合成及其在染料废水处理中的应用    滕伟;李新勇;肇启东;熊巍;陈国华;

啤酒废酵母对水中亚甲蓝的吸附性能研究    余兰梅;邱奎;刘卉;吴跃敏;吴桂萍;

深度净化水处理应用领域的TiO_2光催化材料的现状和问题    黄悦;周忠华;吴玉萍;孟彦超;

纳米TiO_2在水污染检测与治理中应用的研究进展    吴玉程;

含铟、铋可见光催化剂的研究进展    秦祖赠;刘自力;杨克迪;文衍宣;

高浓度焦化废水的液膜分离应用研究    王新伟;王杰;张小勇;郑明东;

高氨氮污水和高浓度有机废水综合治理技术的应用    陈怡;李裕如;卢建国;

城市污水回灌处理技术的研究    周松颖;

唐山市再生水回用的分析预测    胡晓寒;秦大庸;鲁欣;刘俊;

CTMAB改性膨润土处理活性染料废水的实验研究    杨燕舞;王立章;乔启成;

二氧化钛光催化材料的掺杂改性及其对气体污染物净化性能的研究    刘斌

高结晶度一维纳米二氧化钛的制备和修饰及光电性质研究    夏明霞

TiO_2基光催化剂的制备、结构及光催化降解VOCs性能与机理研究    孙松

金属掺杂TiO_2和ZnO的第一性原理研究    于晓慧

特殊形貌TiO_2/钛酸盐纳米材料的合成与生成机理    赵斌

纳米二氧化钛光阳极材料控制合成及光电化学性能    邵玮

共掺杂二氧化钛基可见光光催化材料的制备及性能研究    曹广秀

光催化氧化联合工艺处理不同污染物的研究    张峰

钛硅复合氧化物的制备及在微污染水处理中的应用研究    王韵芳

新型复合氧化物纳米结构的制备及其在可见光催化和吸附中的应用    段芳

竹粉/PVC复合材料的制备及性能研究    万正龙

黄岛开发区中水回用方案设计及规划研究    崔丹

碳纤维负载TiO_2复相光催化材料的研究    朱曜峰

硅藻土负载TiO_2的制备及其染料吸附降解性能的研究    孙冲

二元染料的纳米TiO_2可见光催化降解研究    栗栋

磁性印迹吸附材料选择性去除水中氯酚污染物    邹斐飞

细菌固定化及其强化生物浸出的初步研究    陶敏慧

生物膜法对淋浴废水中表面活性剂和氨氮去除效果试验研究    沈一村

自制改性TiO_2可见光降解亚甲基蓝的研究    刘伟娜

Cd(ll)、Zn(ll)离子以及PFOS、PFOA在金红石(110)面上化学吸附的密度泛函研究    钟炳伟

载钛中孔二氧化硅分子筛的光催化性能    戴清,路春娥,翁葵平,袁春伟

掺杂TiO_2光催化膜材料的制备及其灭菌机理    刘平,林华香,付贤智,孟春

SnO_2-TiO_2复合光催化剂的制备和性能    施利毅,古宏晨,李春忠,房鼎业,张怡,华彬

光电催化降解磺基水杨酸的研究    刘鸿,冷文华,吴合进,成少安,吴鸣,张鉴清,李文钊,曹楚南

TiO_2/SiO_2的制备及其对染料X3B溶液降解的光催化活性    赵文宽,牛晓宇,贺飞,方佑龄

表面键联型TiO_2/SiO_2固定化催化剂的结构及催化性能    胡春,王怡中,汤鸿霄

过渡金属离子掺杂改性TiO_2的光催化性能研究进展    刘畅,暴宁钟,杨祝红,陆小华

载体对负载型TiO_2催化剂光催化性能的影响    陆诚,杨平,杜玉扣,华南平,宋海燕

二氧化钛的尺寸与光催化活性的关系    孙奉玉,吴鸣,李文钊,李新勇,顾婉贞,王复东

二氧化钛光催化材料的应用进展    于向阳,梁文,杜永娟,程继健

太阳能固定膜光催化反应器饮用水处理效果    林少华;李杰瑞;李田;孙芹菊;

太阳能-TiO_2光催化氧化有机物在水处理上的应用    吴海宝

光催化制氢反应器内液固两相分布特性模拟研究    胡晓玮;郭烈锦;

“西风”高空远程太阳能无人机2010年前列装美军    

家用太阳能微风发电机    撒世海;

微污染原水太阳能光催化氧化处理研究进展    刘艳萍;江小林;陈威;邵林广;

我国第一艘硅太阳能游船    曾勇新;

太阳能采油    颂阳;

太阳能自行车    

国际太阳能新闻    敏感

双酚A技术进展及市场前景    马少波;王坤;

温州市太阳能资源初步评估    郑峰;吴正可;

北京市某农村居民住宅太阳能地板辐射供暖系统的实验分析    于喜哲;李德英;高岩;

新千年中国江南体育在线直播观看 的曙光    崔容强;胡宏勋;秦玉茂;殷石健;黄燕;孙铁囤;车孝轩;

太阳能固体除湿制冷吸附剂的特性研究    崔群;姚虎卿;陶刚;

对黑龙江省太阳能开发利用的思考与建议    康树人;

太阳能利用及太阳能新材料发展状况    宋力昕;章俞之;

太阳能在建筑物供暖空调系统中的应用    李忠;郑瑞澄;何涛;

Pd-Ce-B催化剂用于液相苯酚加氢制备环己酮    刘建良;李辉;李和兴;

苯代谢物苯酚对K562细胞的凋亡诱导和分化抑制作用    薛明;张光垚;吴小荣;韩庆玲;易宗春;

东北如何发展苯酚/丙酮产业    王雄伟

皇明跨品牌领养太阳能“孤儿”    周春玲

中国太阳能秋交会将现身今年经洽会    周青松姜玉涛

德国面临太阳能组件短缺    陈曙辉 编译

探访北京首座太阳能大厦    本报记者 霍霞

太阳能与墨西哥农业    袁炎长

全市倾力打造的系统工程    本报评论员

“五星太阳能”现代营销理念见成效    马津

“绿色环保”太阳能的推广者    本报记者 杨自力 刘衍华 通讯员 主明春

铸就节能阳光伟业    高海燕

太阳能固定膜光催化氧化去除饮用水中污染物研究    林少华

环糊精聚合物微球及球形聚电解质刷选择性吸附苯酚和重金属离子的研究    陈晴川

介孔固体酸碱催化剂的合成、表征及催化应用    黄家辉

微结构聚合物光纤的修饰技术及其应用基础研究    李冬冬

废水光催化处理特性及高效光催化反应器研究    薛向东

木材的苯酚液化及其生成物的树脂化    张求慧

光催化降解室内有机化学污染物的若干重要机理问题研究    莫金汉

喷射器与太阳能喷射式制冷系统研究    张博

小型高效太阳能吸收式制冷系统涡旋发生器特性研究    王艳

工业木质素催化液化制备酚类化学品的研究    隋鑫金

苯酚改性萘系减水剂    李洋

苯酚在固定态TiO_2上光电催化降解的研究    郭向丹

同乐太阳能企业的现存问题与发展对策    黄润华

苯酚双氧水氧化合成邻、对苯二酚新工艺研究    景晓辉

以分子氧为氧化剂多相一步氧化苯羟基化制苯酚    顾颖颖

新型太阳能路灯控制器设计与实现    彭路明

太阳能吸附式制冷装置系统研究    张运真

PDMS/PS复合中空纤维膜处理含酚废水的研究    王志强

羟基自由基对苯酚固态冰相光化学作用的影响研究    王定

光伏并网发电系统及其控制策略的研究    李征

Baidu
map