光纤紫外TiO2光催化灭活水中大肠杆菌的研究

论文摘要

20世纪90年代以来,TiO2光催化在环境保护领域内的水和气相有机、无机污染物的光催化去除方面取得了较大的进展,被认为是一种极具前途的环境污染深度净化技术。在众多半导体光催化剂中,TiO2以其无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好等特点而研究最多和最为常用。本文主要研究了利用光纤传输紫外光进行光催化灭活大肠杆菌能力的研究。针对现有技术的不足,我们提出了光纤传导紫外光催化技术的新方法。该技术克服了普通紫外光催化技术的诸多弊端,是一种理想的饮用水安全催化技术。该技术利用汇聚系统将紫外光发生器产生紫外光汇聚于光纤聚结位置,再通过光纤导入水中,并在发光端处发散释放,达到紫外光催化的效果。本项新技术有如下优点:实现了紫外灯与消毒系统的分离,既容易更换紫外灯,又有效消除了因灯管的承压而潜在的汞二次污染,实现紫外光在反应器中的均匀分布,既消除了因紫外线分布不均而产生的消毒盲区,又有效缩短了水力停留时间,从而显著提高了光催化效率和单位时间水处理量。作者通过试验,得到了单根光纤头的发光规律,并且得到了单根光纤头的处理效率的最优值。根据所得光纤头的发光规律的数据,对反应容器内的光纤头分布进行优化,制成反应容器。研究了该项新设备紫外杀菌对水样大肠菌群数的灭菌效果,光催化杀菌时光催化剂的最佳投加量以及灭菌过程中光催化杀菌与紫外杀菌的关系,为进一步的实验打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 紫外光催化原理
• 1.3 影响紫外光催化的因素
• 1.3.1 催化剂的物理化学特性
• 1.3.2 光与光强
• 1.3.3 催化剂的投加量
• 1.3.4 反应体系的pH值
• 1.3.5 有机污染物的种类
• 1.4 紫外光催化的历史与应用概况
• 1.4.1 紫外光催化技术在消毒杀菌方面的应用
• 1.4.2 紫外光催化技术在分解水中有机物方面的应用
• 1.4.3 紫外光催化技术在空气净化中的应用
• 1.5 光催化反应器的研究现状
• 1.5.1 光催化反应器的发展
• 1.5.2 光催化反应器的分类
• 1.6 紫外光催化的发展方向
• 1.7 本课题主要研究内容
• 第2章 新型紫外光催化装置的研究
• 2.1 引言
• 2.2 普通紫外反应器的一般结构
• 2.3 新型紫外光催化装置光源的选择
• 2.4 石英光纤传输紫外线光催化的反应器设计
• 2.4.1 石英光纤传输紫外线光催化原理
• 2.4.2 石英光纤在反应容器内壁的排布方法
• 2.5 新型光催化反应器与传统方法的比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 新型紫外装置的紫外杀菌效果研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验装置与方法
• 3.2.1 试验装置
• 3.2.2 试验材料与仪器
• 3.2.3 试验水样
• 3.2.4 试验方法
• 3.2.5 检验步骤
• 3.3 紫外杀菌效能研究
• 3.3.1 在没有搅拌的情况下处理单元的杀菌效果
• 3.3.2 在搅拌的情况下处理单元的杀菌效果
• 3.3.3 对比静止与搅拌的两组数据对该反应器进行分析
• 3.4 浊度、铁离子浓度与腐殖质酸对紫外杀菌的影响
• 3.4.1 浊度对于本装置杀菌效果的影响
• 3.4.2 铁离子浓度对于本装置反应效果的影响
• 3.4.3 腐殖质酸对于本装置反应效果的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 本装置紫外光催化杀菌能力分析
• 4.1 引言
• 4.2 试验装置与方法
• 4.2.1 试验装置
• 4.2.2 试验材料试验水样
• 4.2.3 试验方法
• 4.3 试验结果与讨论
• 4.3.1 本装置催化杀菌能力以及二氧化钛光触媒最佳投加量的确定
• 4.3.2 光催化灭活大肠杆菌实验中光催化灭活部分的比例研究
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢