太陽(yáng)能固定膜光催化氧化去除飲用水中污染物研究.pdf

1、本研究以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光能利用率高的復(fù)合拋物面采光板為采光元件，采用溶膠.凝膠法在比表面積大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的玻璃纖維網(wǎng)上制備高活性TiO<,2>固定催化劑作為催化組件，并用長(zhǎng)壽命冷陰極低壓汞燈作為人工輔助光源，研制成功一種新型中試規(guī)模太陽(yáng)光固定膜光催化反應(yīng)器。 以草酸鐵鉀化學(xué)光量計(jì)曝光試驗(yàn)對(duì)新型太陽(yáng)光催化反應(yīng)器的光學(xué)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其光子采集效率φ<,ef>約為0.759。本裝置降解苯酚表觀量子產(chǎn)率可以達(dá)到懸漿催化體系的1/2。固定

2、在玻璃纖維網(wǎng)上的光催化劑，可在較長(zhǎng)期內(nèi)重復(fù)使用。裝置對(duì)水中苯酚、甲酸等低濃度有機(jī)物具有較高處理效率；由于采用電光源作為太陽(yáng)光的補(bǔ)充，裝置對(duì)天氣具有良好的適應(yīng)性，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候穩(wěn)定運(yùn)行。 以苯酚為模型污染物的研究表明，新裝置具有良好的傳質(zhì)作用，在循環(huán)流量大于5L/min時(shí)即可消除傳質(zhì)限制作用。在苯酚初始濃度在1.8～7.5mg/L范圍內(nèi)時(shí)，苯酚的太陽(yáng)光催化降解呈表觀一級(jí)反應(yīng)，表觀動(dòng)力學(xué)常數(shù)隨著初始濃度的增加而變小。在太陽(yáng)光強(qiáng)介于1

3、2.4～25.9W/m<'2>時(shí)，苯酚降解的表觀反應(yīng)速率常數(shù)和光強(qiáng)呈線性關(guān)系。采用電光源時(shí)，苯酚的降解是光催化和直接光分解綜合作用的結(jié)果。 對(duì)蒸餾水中大腸桿菌的滅活特性研究表明，太陽(yáng)光固定膜光催化滅菌是光催化滅菌和陽(yáng)光直接滅菌協(xié)同作用的結(jié)果，光催化殺菌效果優(yōu)于陽(yáng)光直接殺菌作用。環(huán)境掃描電鏡分析(ESEM)表明光催化對(duì)菌體產(chǎn)生了致命性破壞。光催化滅菌速率和循環(huán)流速、光強(qiáng)存在正相關(guān)性。光催化滅菌還具有良好的持久性，滅菌處理8 h后，

4、沒(méi)有出現(xiàn)明顯復(fù)活再生現(xiàn)象。 對(duì)雙酚A(BPA)光催化降解特性的研究表明，BPA的降解受不同光源影響顯著。BPA在陽(yáng)光照射下很難光解；在較低濃度下，BPA的太陽(yáng)光光催化降解呈現(xiàn)表觀一級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)隨初始濃度增大而減??；在光強(qiáng)介于5.7～23.5W/m<'2>時(shí)，表觀反應(yīng)速率常數(shù)和光強(qiáng)呈線性關(guān)系。在UV254下，BPA存在明顯光解作用，一級(jí)表觀反應(yīng)速率常數(shù)隨初始濃度增大而增大。太陽(yáng)光催化對(duì)BPA具有良好的礦化作用，但和短波紫外

5、光下光催化礦化過(guò)程存在很大差異。通過(guò)BSTFA衍生和GC/MS分析，在不同光源下均檢測(cè)到多種BPA降解中間產(chǎn)物。新裝置在不同光源下對(duì)自來(lái)水中半揮發(fā)性有機(jī)污染物均具有良好的凈化效果。在本研究中太陽(yáng)光催化條件下，自來(lái)水中可通過(guò)GC/MS較準(zhǔn)確定性的23種微量半揮發(fā)性有機(jī)物中的18種物質(zhì)去除率在50％以上，其中16種物質(zhì)在處理后水中已經(jīng)降到儀器檢測(cè)限以下。裝置對(duì)自來(lái)水中常見(jiàn)的有機(jī)污染物如三氯甲烷、苯酚和雙酚A具有良好的去除效果；另外，裝置在去