太阳能固定膜光化氧化去除饮用水中污染物研究.pdfVIP

摘要 摘要 本研究以结构简单、光能利用率高的复合抛物面采光板为采光元件，采用 溶胶．凝胶法在比表面积大、化学性质稳定的玻璃纤维网上制备高活性Ti02固 定催化剂作为催化组件，并用长寿命冷阴极低压汞灯作为人工辅助光源，研制 成功一种新型中试规模太阳光固定膜光催化反应器。 以草酸铁钾化学光量计曝光试验对新型太阳光催化反应器的光学性能进行 了评价，其光子采集效率吩约为O．759。本装置降解苯酚表观量子产率可以达 到悬浆催化体系的1／2。固定在玻璃纤维网上的光催化剂，可在较长期内重复 使用。装置对水中苯酚、甲酸等低浓度有机物具有较高处理效率；由于采用电 光源作为太阳光的补充，装置对天气具有良好的适应性，能够实现全天候稳定 运行。 以苯酚为模型污染物的研究表明，新装置具有良好的传质作用，在循环流 量大于5L／rain时即可消除传质限制作用。在苯酚初始浓度在1．8～7．5mg／L范 围内时，苯酚的太阳光催化降解呈表观一级反应，表观动力学常数随着初始浓 度的增加丽变小。在太阳光强介于12．4～25．9W／m2时，苯酚降解的表观反应速 率常数和光强呈线性关系。采用电光源时，苯酚的降解是光催化和直接光分解 综合作用的结果。 对蒸馏水中大肠杆菌的灭活特性研究表明，太阳光固定膜光催化灭菌是光 催化灭菌和阳光直接灭菌协同作用的结果，光催化杀菌效果优于阳光直接杀菌 作用。环境扫描电镜分析(EsEM)表明光催化对菌体产生了致命性破坏。光 催化灭菌速率和循环流速、光强存在正相关性。光催化灭菌还具有良好的持久 性，灭菌处理8h后，没有出现明显复活再生现象。 对双酚A(BPA)光催化降解特性的研究表明，BPA的降解受不同光源影 响显著。BPA在阳光照射下很难光解；在较低浓度下，BPA的太阳光光催化降 解呈现表观一级反应，反应速率常数随初始浓度增大而减小；在光强介于 存在明显光解作用，一级表观反应速率常数随初始浓度增大而增大。太阳光催 化对BPA具有良好的矿化作用，但和短波紫外光下光催化矿化过程存在很大差 捕要 异。通过BSTFA衍生和GC／MS分析，在不同光源下均检测到多种BPA降解 中间产物。 新装置在不同光源下对自来水中半挥发性有机污染物均具有良好的净化效 果。在本研究中太阳光催化条件下，自来水中可通过GC／MS较准确定性的23 种微量半挥发性有机物中的18种物质去除率在50％以上，其中16种物质在处 理后水中已经降到仪器检测限以下。装置对自来水中常见的有机污染物如三氯 甲烷、苯酚和双酚A具有良好的去除效果；另外，装置在去除自来水中有机污 染物同时，还对自来水中细菌具有一定的杀灭效果。太阳光固定膜光催化具有 良好的实际应用前景。 关键词：全天候太阳能固定膜光催化反应器光子采集效率略，草酸铁钾光量 计苯酚双酚A大肠杆菌自来水 Ⅱ ABSTRACT Anovel solar reactorwithimmobilizodwas pilot-scalephotocatalytic catalyst low concentratorwas as developed，whereconcentratingcompoundparabolic applied solar immobilizedTi02membrane collectingcomponent,and supported on舀ass fiber as and mesh谢th methodused coldcathode sol·gcl catalyst