论文题目: 光催化敏化降解含氯有机废水及动力学模拟
论文类型: 博士论文
论文专业: 化学工艺
作者: 夏璐
导师: 王双飞
关键词: 光催化,光敏化,有机氯化物,反应动力学,反应器数学模拟
文献来源: 广西大学
发表年度: 2005
论文摘要: 半导体光催化氧化技术可以将许多难降解的有机污染物氧化分解为无毒、无害的小分子物质。研究该项技术的反应机理、光催化反应动力学、高活性催化剂的制备等,对于实现工业化,控制污染、保护水环境,具有重要的意义。 本论文采用圆柱(环)型光催化反应器,以低压汞灯作为线性光源,二氧化钛作为光催化剂,采用外循环悬浮态多相光催化反应体系,对含氯有机废水进行降解实验研究。首先对微米级二氧化钛的催化活性进行了研究,通过对催化剂粉体的高温焙烧处理,分别以五氯酚钠、对苯二酚和氯代愈创木酚的光催化降解率作为二氧化钛催化活性的指标,考察焙烧温度对提高二氧化钛催化活性的影响,并用SEM、XRD、FTIR对催化剂粉体进行表征。结果表明,在500℃、焙烧24小时后,其催化活性最好;处理后的晶体边缘明晰,颗粒均匀,粒径和表面形态均发生了变化,而晶型结构与处理前的几乎无差异,锐钛矿型所占比例仍高于96%。表明了采用微米级二氧化钛,同样可以达到纳米级二氧化钛作为光催化剂降解废水的效果,而微米级则更具有价廉易得、容易回收的优点。 以五氯酚钠和氯代愈创木酚为目标物,对他们的暗吸附和光催化氧化行为进行了研究,考察吸附和动力学的关系。实验表明,固体催化剂与溶液中组分的吸附在20min内可以达到平衡,消除了光催化过程中吸附外扩散对反应速率的影响。系统地研究了影响悬浮体系光催化反应的因素,获得了相关参数与反应速率间的定量关系,在实验基础上提出了有机氯化物光催化降解的动力学模型。将初始浓度、催化剂用量、酸碱度以及光照强度等影响因素同时引入拟一级Langmuir-Hinshelwood反应动力学方程中。利用氯代愈创木酚的验证
论文目录:
第一章 绪论
1.1 光催化氧化技术的发展概况
1.1.1 催化剂
1.1.2 被降解氯化物的种类
1.1.3 光强光源和反应温度的影响
1.1.4 光催化氧化动力学
1.1.5 机理研究
1.1.6 光催化反应器的类型
1.1.7 外加场辅助光催化
1.1.8 有机物分子结构的影响
1.1.9 结语
1.2 光化学氧化的基本概念及机理
1.2.1 光分解
1.2.2 光敏化氧化
1.2.3 光激发氧化
1.2.4 半导体光催化氧化
1.3 本研究工作的目的、主要内容和创新之处
1.3.1 研究目标
1.3.2 主要内容
1.3.3 创新之处
参考文献
第二章 二氧化钛光催化剂性能研究
2.1 实验材料和方法
2.1.1 试剂
2.1.2 主要仪器和设备
2.1.3 TiO_2焙烧处理实验方法
2.1.4 催化剂表征方法
2.1.5 催化剂活性实验方法
2.1.6 废水分析方法
2.2 结果与讨论
2.2.1 二氧化钛粉体的表征
2.2.2 光催化活性实验结果与分析
2.3 本章小结
参考文献
第三章 二氧化钛的吸附和光催化动力学模型
3.1 实验材料与方法
3.1.1 主要试剂
3.1.2 实验仪器装置及方法
3.1.3 测试分析
3.2 实验结果与讨论
3.2.1 吸附平衡测定
3.2.2 不同pH值条件下有机氯化物的吸附结果
3.2.3 光催化反应实验结果与讨论
3.3 吸附和动力学
3.3.1 催化剂表面特性对吸附的影响
3.3.2 光催化动力学研究方法
3.4 光催化反应动力学的研究
3.4.1 L-H动力学方程
3.4.2 吸附常数表达式的建立
3.4.3 Langmuir速率常数表达式的建立
3.4.4 模型的验证
3.5 本章小结
参考文献
第四章 管式圆环型动态光催化反应器数学模拟
4.1 光催化反应器数学模拟研究方法
4.2 反应器的动力学模拟简介
4.2.1 悬浮分散体系特征
4.2.2 浆态反应器
4.2.3 两种流态下的反应器模型
4.3 管式圆柱(环)型光催化反应器模型的建立
4.3.1 动力学方程
4.3.2 基本假设
4.3.3 数学描述
4.3.4 模型参数的确定
4.3.5 模型求解
4.3.6 模拟计算结果
4.4 本章小结
参考文献
第五章 氯代愈创木酚的光催化氧化工艺研究
5.1 实验材料和方法
5.1.1 试剂与仪器
5.1.2 光催化降解实验
5.1.3 分析方法
5.2 实验结果与讨论
5.2.1 TiO_2对氯代愈创木酚的光催化降解作用
5.2.2 氯代愈创木酚的光催化降解影响因素
5.3 氯代愈创木酚光催化氧化工艺研究
5.3.1 实验方案的确定
5.3.2 实验结果及极差分析
5.3.3 方差分析
5.3.4 正交实验结果分析
5.4 本章小结
参考文献
第六章 光催化光敏化处理含酚含氯有机废水的研究
6.1 光敏化处理废水的现状
6.2 含氯废水的实验研究
6.2.1 仪器设备与药品试剂
6.2.2 试验方法
6.2.3 分析方法
6.2.4 结果分析及敏化剂的筛选
6.2.5 对二氯苯紫外光谱在线测试分析
6.3 含酚含氯混合废水的实验研究
6.3.1 试剂与仪器
6.3.2 实验方法
6.3.3 分析方法
6.3.4 对比实验结果分析
6.3.5 光敏剂的筛选
6.3.6 混合废水紫外光谱在线测试分析
6.4 光敏剂的自身降解
6.4.1 实验材料及方法
6.4.2 结果分析
6.4.3 最佳降解条件的确定
6.4.4 产物分析
6.5 本章小结
参考文献
总结
符号说明
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
发布时间: 2005-07-21
参考文献
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- [4].等离子体/光催化/微曝气协同处理焦化废水[D]. 王红涛.太原理工大学2014
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- [4].负载型纳米TiO2复合光催化剂的合成及应用研究[D]. 陈金媛.浙江大学2005
- [5].改性二氧化钛的制备、表征及其在光催化处理染料废水中的应用[D]. 李芳柏.华南理工大学1999