太陽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)模太陽光固定膜光催化反應(yīng)器。 以草酸鐵鉀化學(xué)光量計曝光試驗對新型太陽光催化反應(yīng)器的光學(xué)性能進(jìn)行了評價，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，可在較長期內(nèi)重復(fù)使用。裝置對水中苯酚、甲酸等低濃度有機物具有較高處理效率；由于采用電光源作為太陽光的補充，裝置對天氣具有良好的適應(yīng)性，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候穩(wěn)定運行。 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，苯酚的太陽光催化降解呈表觀一級反應(yīng)，表觀動力學(xué)常數(shù)隨著初始濃度的增加而變小。在太陽光強介于1

3、2.4～25.9W/m<'2>時，苯酚降解的表觀反應(yīng)速率常數(shù)和光強呈線性關(guān)系。采用電光源時，苯酚的降解是光催化和直接光分解綜合作用的結(jié)果。 對蒸餾水中大腸桿菌的滅活特性研究表明，太陽光固定膜光催化滅菌是光催化滅菌和陽光直接滅菌協(xié)同作用的結(jié)果，光催化殺菌效果優(yōu)于陽光直接殺菌作用。環(huán)境掃描電鏡分析(ESEM)表明光催化對菌體產(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、沒有出現(xiàn)明顯復(fù)活再生現(xiàn)象。 對雙酚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在陽光照射下很難光解；在較低濃度下，BPA的太陽光光催化降解呈現(xiàn)表觀一級反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)隨初始濃度增大而減??；在光強介于5.7～23.5W/m<'2>時，表觀反應(yīng)速率常數(shù)和光強呈線性關(guān)系。在UV254下，BPA存在明顯光解作用，一級表觀反應(yīng)速率常數(shù)隨初始濃度增大而增大。太陽光催化對BPA具有良好的礦化作用，但和短波紫外

5、光下光催化礦化過程存在很大差異。通過BSTFA衍生和GC/MS分析，在不同光源下均檢測到多種BPA降解中間產(chǎn)物。新裝置在不同光源下對自來水中半揮發(fā)性有機污染物均具有良好的凈化效果。在本研究中太陽光催化條件下，自來水中可通過GC/MS較準(zhǔn)確定性的23種微量半揮發(fā)性有機物中的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)降到儀器檢測限以下。裝置對自來水中常見的有機污染物如三氯甲烷、苯酚和雙酚A具有良好的去除效果；另外，裝置在去