TiO2纳米管/超滤膜光催化反应降解腐殖酸的研究

论文摘要

实验采用新型悬浮光催化膜反应器耦合工艺,研究一维Ti02纳米管(TNTs)光催化反应对天然水体中普遍存在的腐质酸(HA)的光催化降解性能,采用聚丙烯腈(PAN)平板超滤(UF)膜对降解后的混合料液进行分离,主要考察了腐殖酸光催化降解过程及其对后续膜过程污染状况的影响。通过比较不同pH值(4.0、6.0、8.0)条件下光催化反应对HA的降解效果发现,pH值为4.0时TNTs光催化对HA的去除效果最佳,但在pH值为6.0时矿化效果最好,HA的去除率和矿化率均随光催化反应时间的增加而增大,经光照120min后,HA的脱色率和矿化率分别达到97.0%和70.6%,降解过程符合一级反应动力学。采用PAN平板超滤膜对降解后的催化剂悬浮液进行分离,不仅可以截留溶液中的催化剂,而且光催化降解能有效缓解膜分离过程中的膜污染。与未光降解相比,有光照条件下的膜通量的衰减得到很大程度上的缓解。通过模型拟合发现,分离过程中TNTs对膜污染几乎完全符合滤饼层模型,HA光催化降解时间、HA与TNTs之间的相互作用和溶液pH通过影响滤饼层结构控制着膜分离过程中通量的变化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 光催化技术
• 1.2.1 光催化技术的原理
• 1.2.2 光催化反应器的类型
• 1.2.3 光催化反应在污水处理中的应用
• 1.3 膜分离技术
• 1.3.1 膜技术的种类和特点
• 1.3.2 超滤膜分离技术
• 1.3.3 超滤膜分离原理
• 1.3.4 超滤膜的污染现象及控制对策
• 1.3.5 超滤膜分离技术的主要应用
• 1.4 光催化膜反应器
• 1.4.1 固定式光催化膜反应器
• 1.4.2 悬浮式光催化膜反应器
• 1.4.3 光催化膜反应器的影响因素
• 1.5 不同维度的催化剂
• 1.5.1 催化剂的形貌分类
• 1.5.2 光催化氧化和超亲水性
• 1.5.3 一维二氧化钛纳米管的应用与发展
• 1.6 课题意义、内容和创新点
• 1.6.1 课题研究意义
• 1.6.2 课题研究的主要内容
• 1.6.3 实验创新点
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验装置和设备
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2纳米管的制备'>2.3.1 TiO₂纳米管的制备
• 2.3.2 HA的光催化降解实验
• 2.3.3 膜分离实验
• 2.3.4 膜阻力的测定
• 第三章 数据分析与计算
• 3.1 腐殖酸去除率的计算
• 3.2 光催化降解过程的动力学研究
• 3.3 膜表面TNTs沉积量的计算
• 3.4 膜过滤阻力的计算
• 第四章 实验结果与讨论
• 4.1 不同pH值时TNTs的吸附性能
• 4.2 pH值对HA脱色率的影响
• 4.3 腐殖酸矿化研究
• 4.4 膜分离过程
• 4.4.1 膜通量变化
• 4.4.2 膜污染机理分析
• 4.4.3 膜分离过程去除HA的耦合效率
• 第五章 结论与展望
• 5.1 实验结论
• 5.2 存在问题与建议
• 文献
• 致谢
• 硕士期间的科研成果
• 微生物除鞋臭袋的可行性报告