微波強(qiáng)化異相催化降解水中孔雀石綠的反應(yīng)器設(shè)計與實驗研究.pdf

1、近年來，微波能用于水污染治理而形成的相關(guān)技術(shù)普遍具有高效、快速、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，從而得到了廣泛和深入的研究，但受限于微波系統(tǒng)設(shè)計的獨(dú)特性與復(fù)雜性，對微波與催化反應(yīng)器的配合和優(yōu)化，以及微波適用性催化劑選取等方面還存在較大研究空間。本論文采用孔雀石綠作為模型有機(jī)物，使用微波異相催化降解方法，研究并設(shè)計了兩類微波反應(yīng)器，制備了多種微波適用性催化劑，研究了不同水環(huán)境狀況下孔雀石綠降解率的變化，旨在尋找合理且高效的微波與催化反應(yīng)器配合方式，為工

2、程技術(shù)應(yīng)用提供可行方案。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，設(shè)計了一種微波異相固定滴流床反應(yīng)器，并合成了碳化硅泡沫陶瓷負(fù)載鐵酸鈷的催化劑作為該反應(yīng)器的固定床填料層。在該平臺上，研究了不同反應(yīng)條件下孔雀石綠的降解速率和效率的變化規(guī)律，并分析了其主要降解反應(yīng)產(chǎn)物。研究發(fā)現(xiàn)在微波功率P=900W，初始流速為10ml/min，pH=8.5時孔雀石綠的降解率最高，降解率為95.01％;并且孔雀石綠在經(jīng)過微波催化氧化過程后大部分被完全礦化為水和二氧

3、化碳，無二次污染。
　　其次，為了提高反應(yīng)過程中的能量利用效率，使用新型的吸波材料碳納米管負(fù)載鐵酸鈷為催化劑，對水中的孔雀石綠采取先吸附后微波處理的實驗方法，從而將微波固定滴流床反應(yīng)器中的一段三相反應(yīng)過程，解耦為兩段兩相反應(yīng)過程的吸附段和降解段。研究了碳納米管負(fù)載鐵酸鈷為催化劑對水中孔雀石綠的吸附特性，并且研究了不同功率以及不同反應(yīng)時間下對孔雀石綠降解率的影響，以及該催化劑的熱穩(wěn)定性以及吸附降解機(jī)理。實驗表明采用該反應(yīng)器并配合催化

4、劑，能夠?qū)崿F(xiàn)孔雀石綠96.68％的降解效率，并且催化劑在循環(huán)使用5次之后，對水中孔雀石綠的去除率依然達(dá)到了89.68％。
　　最后，基于以上兩段兩相反應(yīng)過程，開發(fā)并制造了一種小型微波旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)器，催化劑選用了比較廉價但微波性能良好的活性炭，分析了微波旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)釜的設(shè)計以及工作原理，研究了其對水中孔雀石綠的降解效果。研究發(fā)現(xiàn)采用該小型裝置對水中的孔雀石綠的吸附效率達(dá)到了98.24％，降解率為81.57％，在旋轉(zhuǎn)6次之后的活性炭吸附率