郑仲[1]2004年在《基于光催化集成装置深度降解水中有机物的研究》文中指出水中有毒有机物的深度降解是近年来环境治理的重点和难点。相对于常用的物理方法和生物方法,光催化技术以其广谱适用性和对低浓度有毒有机物的敏感性,成为最适于深度水处理的方法之一。目前,光催化技术已经逐步向工业应用发展,但是放大实验的操作参数现场调整仍面临较大困难。尽管现有光催化研究已提供了大量的特定反应条件下的数据资料,但是由于光催化深度水处理的范围较广,加之有机物的多样性和组分含量的波动,现有的光催化数据信息不足以满足实际水处理的需要。因此,需要建立催化剂条件、反应速率和光反应器效率的预测方法,拓展已有光催化研究成果的应用范围,为光催化的实际应用服务。另外,改性催化剂的成本问题也是制约光催化应用技术发展的原因。因此,以实际应用的角度,建立有机物光催化特性与催化剂条件、反应器参数之间的联系,是目前光催化技术发展的重要工作。本文分别从催化剂体系的选择、反应速率的预测、反应器效率预测、以及针对氯代有机物的催化剂改性四方面,探讨以光催化成套装置进行深度水处理的研究方法问题。本文首先从应用角度出发,对目前公认的难处理有毒有机物的光催化研究成果进行聚类分析,整理归纳各类有机物的适宜催化剂、辐射条件和添加剂等。在此基础上,以Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学方程对多种体系的有机物在特定催化剂条件下的光催化反应速率进行分析。分析结果说明,动力学参数能够清晰、准确、方便的描述反应物在不同催化体系中光催化反应的差异,进行催化剂选择的指导,并具有普适性。在反应速率预测方面,本文基于平推流光催化集成装置,对十四种水中有机污染物进行光催化降解速率比较。建立氯仿光催化降解的本征动力学方程,通过计算特定浓度下氯仿的降解速率,结合多种有机物的速率比较,可以对有机物的降解速率进行预测,从而解决了中试实验中操作参数选择的盲目性问题。水中溶氧量和光吸收分布是影响光催化反应效率的重要因素。由于它们在反应体系中量的不确定性,为不同光催化反应器进行速率比较带来困难。本文通过
张媛媛[2]2006年在《光催化降解水中微污染物的聚类与动力学分析及其应用》文中提出近年来,随着水污染程度的日益加剧,我国大部分城市饮用水水源都受到了污染。传统的常规水处理工艺已经不能很好的去除水中大部分微量有机污染物,而且会生成大量含有“叁致”作用的叁卤甲烷类消毒副产物。与此同时水源水污染还存在水中有机物含量不断增多,水质成分越来越复杂的特点。随着科学技术的进步和卫生事业的发展,国家相关部门不断的更新发布水质标准来保证居民用水安全。建设部最新颁发的《城市供水水质标准》水质指标增加至103项,其中增加的项目绝大部分是有机物指标。新标准的执行对饮用水中痕量有机物的深度处理和检测分析提出了更高的要求。如何利用现有GC或UV-VIS等普通分析设备检测饮用水中痕量有机污染物是我们研究水体中的微污染物降解首先要解决的问题。针对饮用水的深度处理技术主要有:活性炭吸附技术、臭氧活性炭联用技术、生物活性炭联用技术、膜过滤技术和光催化技术等。其中光催化技术虽然研究起步相对较晚,但以其对有机物降解彻底、无二次污染等独特优点成为研究的热点。本实验室在光催化降解常规浓度有机物方面已积累了一定的实验数据,而实际水体中的有机物含量一般较低,大多在μg/L(10-9)数量级,光催化对于微量有机物降解行为的数据还比较缺乏,都有待进一步研究。目前大多数光催化研究处于实验室研究阶段,如何尽快实现光催化处理饮用水中微量有机物的规模化应用是我们不可回避的问题。本文就这些问题一一作了探索性的研究。本文挑选了挥发性卤代烃和硝基苯,建立了它们在痕量级上的检测方法,检测下限分别为1μg/L和10μg/L,完全能满足水质检测的要求。研究了氯仿和硝基苯在痕量级下的光催化降解。结果表明,常规浓度下推导的指数经验动力学方程在痕量有机物降解有着很好的预测效果。另一方面,通过对现有有机物光催化降解实验数据的归类和排序可以简化实际水处理体系,简化降解和检测对象。典型有机物降解动力学模型的建立和有机物光催化降解实验数据的归类与排序,可以实现痕量物质检测常规化。在建立典型有机物降解动力学模型时应用的是经验型的指数形式动力学方程,并且对其在对痕量有机物光降解的预测能力和在有机物光催化降解的速率
熊林[3]2005年在《光电化学催化对水中染料的降解脱色研究》文中指出本文以高纯石墨电极、二氧化钛薄膜电极和甘汞电极,分别为阴极、阳极和参比电极,以125W高压汞灯为光源,研制出了具有“双极双效”的新型光-电-化学催化集成反应器。对新型反应器中阴、阳两极区的酸性大红3R等染料溶液的催化降解脱色进行了研究,系统的考察了影响染料催化降解的几种因素,如阴极电位、染料溶液初始pH及催化剂亚铁离子加入量等。在该新型催化反应器中,在紫外光和阳极偏压作用下,当阳极槽中的二氧化钛薄膜电极对水中酸性大红3R等产生光电催化降解脱色的同时,在一定条件下阴极槽中的染料也能被很好的催化降解和脱色,首次使阴阳两极同时降解有机物,实现了“双极双效”。该新型催化反应器的研制成功,使在原光电催化降解的基础上,大大提高了反应器对难降解有机物的催化降解效率。 在该新型催化反应器中,阳极偏压是降低二氧化钛薄膜阳极上“电子-空穴”对复合几率、提高阳极光电催化效率的原因,而阴极还原产生的过氧化氢及其与亚铁组成的电Fenton反应则是赋予阴极对有机物催化降解的关键所在。实验结果表明,在阴极液中支持电解质硫酸钠浓度为0.02mol·L~(-1)、亚铁离子浓度为0.036mmol·L~(-1)、溶液初始pH=3和阴极电位-E_c=0.66V的情况下,阴极槽和阳极槽对30mg·L~(-1)的酸性大红3R溶液的脱色降解率分别达到97.7%和87.5%,与双极单效中的阳极光电催化反应器相比,新型高效催化反应器的效率提高约110%。 进一步的试验研究表明,该新型高效光电化学催化反应器对活性艳红、甲基橙、直接耐晒黑、碱性品红和某印染厂的实际废水等,均具有良好的降解脱色效果。这表明该新型反应器对多种可溶性难降解染料和染色废水的降解脱色处理,具有较好的普遍适用性。
孙旭辉[4]2010年在《可见光响应光催化剂Bi_（20）TiO_（32）的制备及分解水中有机物效能与机理》文中研究表明利用光催化作用进行水处理的核心任务是寻找性能优良的光催化剂,光催化剂的可见光响应程度是光催化技术实现太阳能的充分利用,走向实用化的关键,所以具备可见光响应的高效光催化剂的筛选及制备是光催化研究的核心课题。Bi和Ti都因廉价无毒被称为“绿色金属”,Bi_2O_3和TiO_2复合可形成具有多种晶相结构的复合氧化物,钛酸铋晶相的一种Bi_(20)TiO_(32)尚未被系统研究过,本文制备并表征了钛酸铋Bi_(20)TiO_(32),研究了其光催化降解有机物的性能和机理。首先用溶胶凝胶法制备光催化剂Bi_(20)TiO_(32)。实验结果表明,在前躯体Bi/Ti比例为M时,300℃焙烧30分钟制备的催化剂—Bi_(20)TiO_(32)主峰(201晶面)成长较好,其它各个晶面均发育良好,且杂质峰较少。焙烧温度过高或保温时间过长都会导致氧丢失,引起晶相的转变;其它Bi/Ti前躯体比例则会使晶体发育不全或杂质过多。经表征该催化剂Bi_(20)TiO_(32)为锥形,颗粒大小约为90nm,比较容易聚结,BET比表面积为7.96m2/g,等电点pH值为7.9。紫外可见漫反射光谱和光电压光谱检测显示,所制备的Bi_(20)TiO_(32)具有高度可见光响应,响应波长达530nm,带隙能较窄为2.34eV。经计算其价带约为2.58V,价带空穴电位足以氧化有机物,导带0.24V,经测试费米能级在0.622V处,比较接近导带,电子逸出功小,催化剂给电子能力强。催化剂活性比较实验表明,所制备的钛酸铋Bi_(20)TiO_(32)和混晶钛酸铋相比,Bi_(20)TiO_(32)吸附能力较强,催化降解有机污染物性能也优于混晶催化剂。在相同催化剂质量的前提下,Bi_(20)TiO_(32)与P-25相比,在氙灯照射下降解甲基橙、苯酚时,P-25表观速率常数较大,由于Bi_(20)TiO_(32)比表面积较小,它的比活性大于P-25。而在波长大于400nm的可见光照射下,Bi_(20)TiO_(32)光催化降解苯酚、甲基橙的速度远远大于P-25。Bi_(20)TiO_(32)降解苯酚的表观速率常数为0.0133min~(-1),是P-25(0.0004min~(-1))的33.25倍,降解甲基橙的表观速率常数为0.0119min~(-1),是P-25(0.0038min~(-1))的3.13倍。说明钛酸铋Bi_(20)TiO_(32)具有良好的可见光催化降解有机物的性能。催化剂的组成、晶体结构对光催化剂性能影响很大,外界因素也影响着催化剂的活性,优化这些条件可以更好地发挥催化剂的性能。实验发现短波长光照降解效果更好;提高光强度,有助于提高降解速率。pH值对降解效果的影响相当显着,对催化剂的影响也是多方面的,其中最重要的一方面是不同pH值下催化剂表面电荷不同,影响了对目标有机物的吸附,因而针对不同物质的光降解存在不同的最佳pH值。Bi_(20)TiO_(32)降解甲基橙在酸性条件下效果最佳,降解苯酚则是在中性条件较好。污染物浓度越低反应速率越快,说明光催化反应只适合于处理微污染水。向反应体系中曝气不利于降解强吸附的甲基橙、苯酚,因为气泡阻隔了反应物与催化剂的接触。反应温度在40℃时比20℃和60℃反应速度快,温度过低不利于分子运动和中间产物从催化剂表面尽快脱附,而高温又影响了物理吸附。外加过氧化氢量低于4%(V/V)时,抑制了对甲基橙的降解;加入过氧化氢量超过6%(V/V)时,浓度越大越能促进光催化降解反应的进行。自来水和江水中的离子抑制了对甲基橙的降解,却促进了亚甲基蓝的光催化降解,这可能与光催化降解机理有关。研究光催化作用机理的一个重要方面就是反应活性物种,这关系到反应位点和进攻有机物的位置,以及相应的不同的降解路径、降解产物。经质谱分析,对羟基苯乙醇(4-hydroxybenzylalcohol , HBA)的降解产物为对羟基苯乙醛(4-hydroxybenzaldehyde HBZ),说明HBA被Bi_(20)TiO_(32)光催化降解是空穴和羟基自由基共同作用的结果。为考察Bi_(20)TiO_(32)光催化降解不同类型污染物活性物种的异同,目标污染物选择了阴离子有机物甲基橙、阳离子型染料亚甲基蓝和中性物苯酚,实验主要通过加入活性物种抑制剂的方法来进行。实验结果表明在去离子水中,强吸附的阴离子有机物甲基橙的光催化降解主要是光生空穴的直接氧化造成的,因而反应位点应在催化剂表面。超氧阴离子自由基对甲基橙的光催化降解也有贡献,但不是主要的活性物种。苯酚的光催化降解规律与甲基橙基本相同。弱吸附的阳离子型有机物亚甲基蓝的光催化降解中,羟基自由基是主要活性物种,反应可能发生在催化剂表面或是其附近的溶液中。在自来水和江水中,甲基橙和亚甲基蓝的降解速度变化规律不同,这与主要活性物种的变化有直接关系。由于自来水和江水中阴离子的竞争吸附,甲基橙对空穴的利用率迅速降低,甲基橙的降解速度也急剧下降,这时主要活性物种不再是空穴,而是次生的羟基自由基。亚甲基蓝则由于水中阴离子的媒介作用,能更好地吸附于催化剂表面,从而更有效地利用空穴的直接氧化作用,降解速度反而提高了,这时主要活性物种不再是羟基自由基,而是空穴。空穴的量子化效率高即浓度较高,所以降解速度显着加快。光催化技术要得到大规模工业化应用所需要克服的另一关键问题就是催化剂的失活。研究发现Bi_(20)TiO_(32)光催化剂在使用之后晶型未变,说明其结构比较稳定。采用乙醇在超声波中振荡清洗催化剂能较好地恢复其活性,说明失活主要是由于中间产物吸附所致,清除催化剂表面吸附的有机物即能较好地恢复活性。高温焙烧既去除了表面吸附的有机物,又使得晶型结构得以保持,是一种有效的再生方法。
赵宝秀[5]2007年在《TiO_2/Ti与Fe双阳极光电催化氧化降解2，4-二氯苯酚的研究》文中研究指明环境激素类有机物质是一类影响及破坏生物体内分泌系统、神经系统和生殖系统的化学物质,因其具有毒性大、生化性能差、结构稳定、较难降解等特点使一般水处理工艺很难得以应用,因此寻求高效廉价的处理工艺已成为目前研究的热点。基于此,本研究开发了高效的TiO_2/Ti与Fe双阳极光电催化氧化(Photoelectrocatalytic Oxidation, PECO)工艺来处理环境激素有机类废水-2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol, 2,4-DCP)。在通电和紫外光照射下,双阳极体系中同时发生TiO_2 PECO反应和E-Fenton反应,两者的协同效应提高了对2,4-DCP的氧化降解效率。本研究采用恒电流-恒电压低压阳极氧化工艺制备了TiO_2/Ti光电极,并对TiO_2/Ti电极进行了结构表征及性能测试。然后以TiO_2/Ti电极和Fe电极为并列阳极,纤维状Graphite Felt(GF)电极为阴极,饱和甘汞电极(Saturated Calomel Electrode, SCE)为参比电极组建了TiO_2/Ti与Fe双阳极PECO工艺,研究了2,4-DCP在该工艺中的降解情况及反应动力学方程,探讨了TiO_2 PECO反应和E-Fenton反应的协同降解效应。在最佳工艺条件下,采用本工艺氧化降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP),结果表明该体系对环境激素类有机物质-DMP也有很高的降解矿化能力。本研究首先以HNO3/HF为电解液,采用低压阳极氧化工艺制备了TiO_2/Ti光电极,考察了制备条件对TiO_2/Ti光电极催化性能的影响。然后对TiO_2/Ti光电极进行了XRD,SEM,FTIR,XPS等结构表征及电化学和机械强度性能测试。制备实验发现:在30V的低电压条件下氧化60min,纳米TiO_2薄膜就可以均匀的生长在Ti片表面;系列焙烧温度实验证实,温度500℃,升温速率为5℃/min,恒温时间为2h,TiO_2晶型转化较明显而且以锐钛矿相为主。SEM表征表明TiO_2/Ti光电极表面上的微孔分布均匀,孔径尺寸在60nm左右;XPS与FTIR同时证明Ti表面上的钛氧化物是TiO_2;循环伏安法(Cyclic voltammetry,CV)测试表明所制备的TiO_2/Ti光电极氧化电位为0.7V;TiO_2薄膜附着强度性能测试证实了该光电极具有较长的使用寿命。然后以TiO_2/Ti电极为阳极,GF电极为阴极设计了TiO_2 PECO工艺,研究了该工艺对2,4-DCP的降解,考察并优化了各工艺参数对2,4-DCP降解效率的影响。在TiO_2 PECO工艺反应器的基础上,以TiO_2/Ti电极和Fe作并列阳极建立了TiO_2/Ti与Fe双阳极PECO工艺。为控制电流在两阳极上的分配,本实验在Fe片上串连一滑线变阻器。此体系的设计有叁个主要优点:一是降解有机物的氧化物质均由体系自身生成,因为在电流作用下,Fe~(2+)从Fe阳极上析出,H_2O_2在阴极附近生成,因此,体系中形成了氧化降解性能很强TiO_2 PECO和E-Fenton反应;二是TiO_2 PECO和E-Fenton反应的协同效应提高了对2,4-DCP的降解;叁是扩大了双阳极PECO工艺对废水pH的使用范围。在双阳极PECO工艺中,本研究分别考察了外加电流及电流在两阳极上的分配、曝氧速率、光源的辐射强度、初始浓度、外加偏压、溶液pH值及溶液中阴离子对2,4-DCP降解的影响;研究了体系中H_2O_2的生成及pH的变化;双阳极工艺对2,4-DCP的脱氯效率和矿化能力。实验结果表明:当2,4-DCP的初始浓度为15mg/L时,在3.2mA的低电流密度下,电流在TiO_2/Ti光电极和Fe阳极上的分配系数为0.2:3.0、曝氧速率为40ml/min、UV-A功率为8W(I=158μW/cm2)、TiO_2/Ti光电极的有效面积为5cm2、溶液pH为3时,体系对2,4-DCP的降解率和矿化率高达95.3%和80%,脱氯率高达81%。H_2O_2生成实验表明此体系有较大的H_2O_2生成浓度和较高的电流效率;pH影响实验表明此体系可以在较宽pH(3-9)范围内工作,对酸碱环境的兼容性很强。在最佳实验条件下,本研究还考察了双阳极PECO工艺氧化降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的性能,结果表明此双阳极PECO工艺对难降解的DMP也有很高的去除效率。本论文最后研究了TiO_2 PECO工艺和TiO_2/Ti与Fe双阳极PECO工艺降解2,4-DCP的动力学方程,考察了双阳极PECO工艺中HO·的生成规律和相对生成量与2,4-DCP降解效率之间的关系。研究证实了该工艺中的氧化物种主要是HO·,且溶液中HO·的相对生成量与2,4-DCP的去除效率呈现出很好的对应关系。
陈海燕[6]2008年在《脉冲气相放电降解水中TNT的影响因素及机理》文中研究表明高压脉冲放电等离子体水处理技术是目前水处理领域中最有发展前途的高级氧化技术之一。它具备高温热解、光化学氧化、液电空化降解、超临界水氧化降解等多种水处理方法的综合效应。其在放电时产生的大量羟基自由基具备链式反应能力,反应迅速而无选择性,因而具有去除率高、实用性广、无二次污染等优点。本文选取TNT作为炸药废水的代表物质,采用气相放电、多针-板式电极对其进行了脉冲放电处理的实验研究。考察了脉冲放电峰值电压、脉冲频率、TNT初始浓度、溶液pH值、添加催化剂等因素对TNT降解效果的影响。同时,对TNT的降解产物进行了分析测试,并对降解机理进行了探讨。希望通过实验研究,为该技术的放大试验研究和工业化应用提供基础数据和设计依据。本文的主要内容及取得的成果和结论如下:a)提高脉冲峰值电压,增加放电频率,可有效提高TNT降解率。b)溶液初始oH值对TNT降解有一定的影响,中性条件下效果最好。c)在脉冲电压为9.75kV,脉冲频率为125HZ,电极间距为20mm的实验条件下,初始浓度为30mg/L的TNT水溶液处理60min后,降解率达到66.1%。d)添加适量的Fe~(2+)对TNT降解效率有明显的促进作用,当Fe~(2+)浓度为0.15mmol/L,处理60min后可以使TNT降解率达到84.0%,比相同条件下不加Fe~(2+)提高了17.9%;而添加H_2O_2对TNT降解有抑制作用,H_2O_2浓度越高,其抑制作用越明显。e)本文考察了TNT水溶液降解前后的COD值随处理时间的变化。初始浓度为100mg/L的TNT水溶液处理2h后,TNT降解率为87%,COD降解率为80%。降解后,溶液COD值明显降低,表明溶液中的有机物明显减少。由此可以判断,利用该法处理水中TNT,不只是TNT形式上的转化,而是TNT被有效降解为小分子物质。f)利用离子色谱仪、气质联用仪和液相色谱仪等现代分析仪器对TNT降解产物进行了分析,并结合不同学者在机理研究方面的成果,对TNT降解机理进行了初步地讨论。脉冲放电水处理技术中起主要作用的粒子包括:O、O_3、·OH自由基等,其分解过程比较复杂。本文研究了添加自由基抑制剂——叔丁醇对TNT降解效率的影响,实验结果表明,添加叔丁醇使TNT降解效率明显降低,由此可见·OH自由基在TNT降解过程中起着重要的作用。对TNT降解产物的分析表明,降解后溶液中TNT浓度明显降低,中间产物少,被降解为乙酸、硝酸等小分子有机酸。由此可以推断,TNT的反应机理以·OH为主,受羟基自由基的攻击,生成2,4,6-叁硝基苯甲酸、1,3,5-叁硝基苯,并进一步被氧化、开环,最终生成甲酸、硝酸等低分子酸和小分子无机物。
金洛楠[7]2006年在《光催化氧化和光电催化氧化技术处理垃圾渗滤液的试验研究》文中认为为了进一步降低生化处理后垃圾渗滤液中有机污染物浓度,提高出水水质,本研究分别采用光催化氧化与光电催化氧化技术对经生化处理后的垃圾渗滤液进行深度处理小试,探讨了垃圾渗滤液中有机污染物降解的影响因素及其降解机理。光催化氧化与光电催化氧化试验结果均表明,随着催化剂浓度和反应时间的增加,COD去除率与UV紫外吸收值的去除率先增加后趋于一定值;垃圾渗滤液初始COD浓度越小越有利于UV紫外吸收值的去除,但较低或较高的垃圾渗滤液初始COD浓度都不利于COD的去除;pH值为中性时有利于COD的去除,弱酸性时有利于UV紫外吸收值的去除。光电催化氧化试验还表明,外加偏电压在0.3V左右时有利于COD的去除,但其对UV紫外吸收值的影响较为复杂。光催化氧化与光电催化氧化正交试验表明,各影响因素对COD去除率的影响程度大小顺序分别为:反应时间→垃圾渗滤液初始COD浓度→催化剂浓度;外加偏电压→垃圾渗滤液初始COD浓度→催化剂的浓度→反应时间。对UV254紫外吸收值去除率的影响程度大小顺序分别为:垃圾渗滤液初始COD浓度→反应时间→催化剂浓度;垃圾渗滤液初始COD浓度→催化剂的浓度→反应时间→外加偏电压。H2O2试剂与Fenton试剂对光催化氧化与光电催化氧化反应均有很好的促进作用。添加H2O2试剂时,光催化氧化与光电催化氧化的最高TOC去除率为45%左右;最高UV254紫外吸收值去除率可达80%。添加Fenton试剂时,光催化系统与光电催化系统的最高TOC去除率为60%左右,最高UV254紫外吸收值去除率可达85%。在光电催化氧化降解垃圾渗滤液中富里酸的试验研究发现,外加偏电压为1.2V时,具有最佳的UV254和TOC去除率,当反应时间为2h时,富里酸的最高UV254和TOC去除率分别可达为77%和45%以上。在反应初期(前1h内)富里酸光电催化氧化反应动力学常数主要受外加偏电压的影响。
刘亮[8]2009年在《微波/活性炭/Fenton与UV/Fenton处理焦化废水的对比研究》文中进行了进一步梳理高级氧化技术对水体中有毒有害难降解的污染物具有较强的应用优势,具有高效、快速、无二次污染等众多优点,受到越来越多环境学者的关注。在本文中分别采用微波/活性炭/Fenton法和UV/Fenton法催化氧化邯郸钢铁公司焦化厂的焦化废水。并且通过单因素和正交试验分别得出了两种方法处理焦化废水的最佳条件。活性炭/微波/Fenton法处理焦化废水的最佳反应条件为：在pH值为4、加热时间3.5min、活性炭用量0.65g/100mgCODcr (3.0g)、H2O2用量0.7Qth、Fe2+浓度为[H2O2]/[Fe2+]=15：1的条件下进行处理,可以使CODcr由原水的460mg/l降为83mg/L,去除率高达82%。处理后废水可以达标排放。UV/Fenton法处理焦化废水的最佳反应条件为：在pH值为4、加热时间60min、活性炭用量0.65g/100mgCODcr (3.0g)、H2O2用量0.8Qth、Fe2+浓度为[H2O2]/[Fe2+]=30：1的条件下进行处理,可以使CODcr由原水的460mg/L降为101mg/L,去除率高达78%。处理后废水可以达标排放。在本文中还应用模糊综合评价法分别对经微波/活性炭/Fenton法和UV/Fenton法处理后的焦化废水水质进行评判。结果表明经微波/活性炭/Fenton法处理后的水质要优于经UV/Fenton法处理后的水质。并且通过经济成本分析表明采用微波/活性炭/Fenton法处理单位体积焦化废水的运行成本低于UV/Fenton法。最后应用斑马鱼对邯郸钢铁公司焦化厂的焦化废水进行综合毒性测定,研究结果表明焦化废水经微波/活性炭/Fenton法或UV/Fenton法处理后,废水综合毒性明显降低,焦化废水经微波/活性炭/Fenton法处理后的综合毒性要低于经UV/Fenton法处理后的综合毒性。当采用微波/活性炭/Fenton法处理焦化废水时,随H2O2投加量的逐步增加,废水综合毒性逐渐降低。
李翠翠[9]2010年在《造纸污水光催化处理及过程控制系统的研究》文中研究表明造纸工业是我国国民经济的重要产业之一,在面临巨大发展机遇的同时,也给环境带来了巨大的压力。其废水排放量巨大,已检测到的有机物污染物种类多于300种,其中很多是难降解、有毒的有机物。传统的造纸废水处理方法中,絮凝沉降法的COD与BOD的去除率有限,很难达到国家一级排放标准;碱回收工艺不适合中小造纸企业;生物化学法处理过程复杂,运行费用较高。为了解决上述问题,本文在用GC-MS方法分析广州某二次纤维造纸厂各工段污水成分的基础上,分别对TiO_2光催化法处理混合造纸污水和SBR生化处理后的污水进行了研究,并设计了间歇式光催化反应系统。首先分析各工段污水的成分,主要是脂肪酸、树脂酸及芳香族化合物。树脂酸类主要存在于制浆废水中,脂肪酸类、芳香酸及相关衍生物主要在澄清白水和混合废水中。通过对比:混合造纸污水中有机物质种类最多,真空泵密封水中有机物种类、含量均最少。根据各工段污水中的有机污染物含量的差异,指出了相关有机物在工艺过程中的踪迹,分析了它们的可降解性及可能对环境造成的危害。利用自制纳米TiO_2分别光催化处理混合污水及SBR生化后污水,结果表明最佳工艺皆为pH值3,TiO_2用量0.5g/L,6小时内反应速率最高。经过处理,混合造纸污水COD值降至103.0 mg/L,COD降解率为88.7%,SBR生化污水COD值降至75.2mg/L,COD降解率为73.7%。同时,利用金卤灯模拟太阳光,进行了太阳光光催化处理造纸污水的研究。提出光催化降解能力的概念Capphoto,混合造纸污水光催化系统的Capphoto为4.45×10-6J-1,SBR生化污水光催化系统的Capphoto为1.58×10-6J-1,高于其他科研者的数据。分析处理1吨造纸废水经济成本约为83元,使光催化处理污水的经济成本大大降低,但仍难以实际应用,利用太阳光作辅助光源及TiO_2胶体在中性条件下自然沉降的特性可进一步降低光催化处理成本。在造纸污水光催化处理工艺研究基础上,利用组态王6.53和西门子S7-200 PLC开发了间歇式污水光催化反应控制系统,实现了开关、泵、反应过程启停及pH值、液位等参数的在线监控、自动控制、数据库记录查询等功能,能随时对反应过程中的pH值、液位及反应时间进行控制。其中,采用叁区段非线性PID控制算法对pH值的控制效果良好,响应速度快,控制精度高,避免了pH值的振荡现象,节约了酸、碱药品用量。
姜艳丽[10]2007年在《TiO_2/Ti催化剂改性及光电催化降解水中腐殖酸的研究》文中研究表明由于腐殖酸类有机物质分子量较大、结构复杂,其在水溶液中的存在一直是净水工业处理,特别是饮用水处理工程中的难题。利用光电催化降解手段消除有机污染物是近年发展起来的一项新技术,在常温常压下即可进行,不会产生二次污染,应用范围相当广泛。因其具有其它处理方法难以比拟的优越性,该技术也已成为国际上环境治理的前沿性研究课题,备受世界各国重视,因此,本文尝试将其用于去除水中腐殖酸的研究。本文针对阳极氧化法制备的TiO_2/Ti催化剂的特点,对TiO_2/Ti光电催化氧化体系中产生羟自由基规律进行了研究,建立了测定TiO_2/Ti光电催化氧化体系产生羟自由基·OH浓度的系统,将阴离子交换膜引入TiO_2/Ti光电催化氧化体系中,用Fe(phen)32+分光光度法测定体系中生成羟自由基·OH的累积浓度,同时对影响体系产生羟自由基·OH浓度的条件进行了优化。结果表明,引入阴离子交换膜后,用Fe(phen)32+分光光度法测定体系中生成羟自由基·OH的累积浓度是可行的,并将其作为测定改性TiO_2/Ti催化剂光电催化活性的一种评价方法。采用阳极氧化法,通过向H2SO4电解质溶液中添加H3BO3制备掺硼TiO_2/Ti催化剂。利用紫外可见漫反射光谱、AFM、XRD等表征手段并结合腐殖酸的光电催化降解效果的分析,研制出高活性的掺硼TiO_2/Ti催化剂。以阳极氧化法制备的TiO_2/Ti催化剂为基体,分别通过光浸渍还原和离子溅射法制备Pt-TiO_2/Ti催化剂。采用正交试验法对光浸渍还原和离子溅射沉积Pt到TiO_2/Ti催化剂的条件进行优化,对优化条件下制备的Pt-TiO_2(R)和Pt-TiO_2(S)催化剂进行比较研究,结果表明,离子溅射法沉积的Pt-TiO_2(S)光电催化活性优于Pt-TiO_2(R)。对优化条件下制备的掺硼TiO_2/Ti催化剂和Pt-TiO_2(S)催化剂进行比较研究。综合考虑提高有机物降解效率和制备成本,使用掺硼TiO_2/Ti催化剂能够降低成本,操作工艺简单,并且这种掺杂与基体结合牢固,机械性能好,使用寿命长,因此,选定掺硼TiO_2/Ti作为催化剂用于对腐殖酸的系统研究。以掺硼TiO_2/Ti为催化剂,首先对腐殖酸的吸附规律进行研究,优化出最佳吸附条件,为进一步的光电催化反应提供实验依据。实验结果表明,腐殖酸在掺硼TiO_2/Ti催化剂上的吸附过程是放热过程,pH值、初始浓度、外加偏压是影响吸附的关键因素。在光电催化氧化反应系统中,对紫外灯功率、反应物初始浓度、膜催化剂面积、外加偏压等因素对腐殖酸光电催化降解动力学过程的影响进行了系统研究,并建立了相关的动力学方程。研究结果表明,影响腐殖酸光电催化降解速率的因素由强到弱顺序为:紫外灯功率→膜电极面积→外加偏压→腐殖酸初始浓度。利用离子色谱、叁维荧光光谱和GC-MS,通过研究腐殖酸在光电催化降解过程中叁维荧光光谱的变化,中间产物和最终产物的结构分析,探讨了腐殖酸在光电催化降解过程中的降解机理。实验结果表明,腐殖酸在光电催化降解过程中,大分子有机物质在羟自由基和紫外光的作用下被活化,逐渐脱掉一些基团、发生断裂、开环等一系列氧化还原反应,最终生成小分子羧酸类物质,以及CO_2和H2O等无机小分子物质。
参考文献：
[1]. 基于光催化集成装置深度降解水中有机物的研究[D]. 郑仲. 南京工业大学. 2004
[2]. 光催化降解水中微污染物的聚类与动力学分析及其应用[D]. 张媛媛. 南京工业大学. 2006
[3]. 光电化学催化对水中染料的降解脱色研究[D]. 熊林. 暨南大学. 2005
[4]. 可见光响应光催化剂Bi_（20）TiO_（32）的制备及分解水中有机物效能与机理[D]. 孙旭辉. 哈尔滨工业大学. 2010
[5]. TiO_2/Ti与Fe双阳极光电催化氧化降解2，4-二氯苯酚的研究[D]. 赵宝秀. 哈尔滨工业大学. 2007
[6]. 脉冲气相放电降解水中TNT的影响因素及机理[D]. 陈海燕. 浙江大学. 2008
[7]. 光催化氧化和光电催化氧化技术处理垃圾渗滤液的试验研究[D]. 金洛楠. 天津大学. 2006
[8]. 微波/活性炭/Fenton与UV/Fenton处理焦化废水的对比研究[D]. 刘亮. 河北工程大学. 2009
[9]. 造纸污水光催化处理及过程控制系统的研究[D]. 李翠翠. 华南理工大学. 2010
[10]. TiO_2/Ti催化剂改性及光电催化降解水中腐殖酸的研究[D]. 姜艳丽. 哈尔滨工业大学. 2007
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