即時(shí)分離型光催化反應(yīng)器處理水中有機(jī)污染物的研究.pdf

1、水體的有機(jī)污染問(wèn)題已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)，以水中有機(jī)污染物為對(duì)象的各種水處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)。光催化氧化技術(shù)是一種新興的綠色環(huán)境治理技術(shù)，尤其對(duì)于飲用水中的微量有機(jī)污染物，具有去除徹底、礦化完全且無(wú)二次污染等特點(diǎn)，因此被譽(yù)為去除有機(jī)物的“殺手锏”。另外，它還可以將高濃度的有毒、有害的難降解大分子有機(jī)物分解無(wú)毒、無(wú)害、易降解的小分子有機(jī)物，大大提高廢水的可生化性，因而還可以作為高濃度難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理工藝。 本文針對(duì)長(zhǎng)期困擾光催化

2、氧化研究工作的、反應(yīng)完成后懸浮相光催化劑與水分離困難的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型的“即時(shí)分離型”光催化氧化反應(yīng)器，成功解決了懸浮相光催化反應(yīng)完成后光催化劑與水的即時(shí)分離問(wèn)題，并研究了即時(shí)分離型光催化反應(yīng)器對(duì)水中有機(jī)污染物的去除效果及其影響因素。主要研究結(jié)論如下： (1)即時(shí)分離型光催化反應(yīng)器對(duì)光催化劑的分離效果良好，出水水質(zhì)清澈透明，反應(yīng)器出水濁度在0.4Ntu以下。 (2)即時(shí)分離型光催化反應(yīng)器能有效去除水中的有機(jī)污染物

3、。在Ⅰ型二氧化鈦光催化劑投加量為1g/L的條件下處理自來(lái)水，自來(lái)水3hCOD<,Mn>、3hTOC和3hUV<,254>的去除率分別為17.3％、29.9％和67.4％。同樣條件下處理初始濃度為4.34mg/L的苯酚水溶液，3h苯酚去除率為93.8％，3hTOC去除率接近50％。在Ⅰ型二氧化鈦光催化劑投加量為0.1g/L的條件下處理初始濃度為220μg/L左右的四種典型內(nèi)分泌干擾物阿特拉津、雙酚A、三氯甲烷和六氯苯，反應(yīng)1h后，這四種內(nèi)

4、分泌干擾物的去除率分別為94.9％、98.7％、84.4％和74.7％。 (3)采用Langmuir-Hinshelwood．動(dòng)力學(xué)方程對(duì)光催化反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行描述，發(fā)現(xiàn)苯酚、阿特拉津、雙酚A、三氯甲烷和六氯苯的光催化氧化降解過(guò)程均符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。 (4)足夠的反應(yīng)時(shí)間是保證光催化氧化降解有機(jī)污染物效果的一個(gè)重要條件。光催化反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，有機(jī)污染物去除率越高，但其光催化氧化礦化速率低于其光催化氧化降解速率。

5、 (5)不同的光催化劑對(duì)自來(lái)水中有機(jī)污染物的去除效果不同。在五種光催化劑投加量均為1g/L的條件下處理自來(lái)水，結(jié)果表明，Ⅰ型和Ⅴ型二氧化鈦光催化效果最優(yōu)。 (6)光催化劑投加量須有合適的范圍。本研究條件下，采用UV/TiO<,2>體系處理自來(lái)水時(shí)，合適的光催化劑投加量為1g/L左右。 (7)輻照度也是影響光催化氧化有機(jī)污染物效果的重要因素。隨紫外燈只數(shù)的減少，光催化氧化有機(jī)污染物的效果降低，但也受紫外燈均布與否的

6、影響。 (8)有機(jī)物初始濃度越高，光催化氧化降解及礦化有機(jī)物水溶液的速率越慢，有機(jī)物的去除效果越差。自來(lái)水中所含的其它微量有機(jī)物、金屬離子以及無(wú)機(jī)陰離子對(duì)光催化氧化有機(jī)污染物的效果的總體影響是負(fù)效應(yīng)大于正效應(yīng)，不利于有機(jī)污染物的光催化氧化。 (9)在本文設(shè)計(jì)的光催化反應(yīng)器中，加壓的循環(huán)水對(duì)反應(yīng)液的攪拌效果良好，懸浮相光催化劑在水中的分布均勻，在一定范圍內(nèi)改變循環(huán)流量大小沒(méi)有對(duì)光催化效果產(chǎn)生影響。 (10)外

7、加氧化劑H<,2>O<,2>或O<,3>可以顯著提高光催化氧化有機(jī)污染物的速率和效率。但在UV/TiO<,2>體系中同時(shí)添加雙氧水和臭氧比單獨(dú)添加雙氧水或臭氧的協(xié)同效應(yīng)更加顯著，取得相同的有機(jī)污染物降解或礦化效果所需的光催化反應(yīng)時(shí)間可以大大縮短。本研究條件下，不同反應(yīng)體系表觀速率常數(shù)的大小次序依次為：UV/H<,2>O<,2>/O<,3>/TiO<,2>>UV/O<,3>/TiO<,2>>UV/H<,2>O<,2>/TiO<,2>UV/