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光催化加压反应器的设计及其光催化降解有机物的研究
作 者: 钱勇兴
导 师: 陈金媛
学 校: 浙江工业大学
专 业: 环境工程
关键词: 加压光催化反应器 难降解有机物 TiO2光催化 活性艳红X-3B 降解机理
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
近年来,难降解有机污染物已成为研究热点,而TiO2光催化技术可将难降解有机污染物完全矿化受到广泛关注,被认为是一种“绿色氧化技术”。为拓展有效的工业应用途径,本文首次根据光催化反应理论,考虑气、固、液相传质,设计了三相加压光催化反应器,研究了氧气在光催化反应中的作用。在有效容积为6 L反应器中,以TiO2化学纯(CP)为光催化剂,紫外灯为光源,多种难降解有机物为目标污染物,光照面积与反应区溶液体积比为2 m-1,管路流量为3 L min-1,研究加压光催化反应器的降解效果。结果表明,加压溶氧有助于有机物的降解,加压充N2则影响不大,说明增加活度不是主要原因,加压使溶液中溶解氧增加才导致有机物有效降解。为探明加压溶氧对降解有机物的反应动力学及作用机理,以活性艳红X-3B为目标物,250 W紫外光照下,P25最佳用量为0.5 g L-1,溶液pH值为6.0,活性艳红X-3B初始浓度为100 mg L-1进行了光催化实验,光照100 min后染料脱色率可达99 %以上;采用气相色谱/质谱联用(GC/MS)技术和离子色谱(IC)测定降解过程中间物及最终产物,推断获得降解活性艳红X-3B的可能途径:溶氧时,水或氧分子捕获光激发产生的导带上的电子,形成氧化性自由基,导致活性艳红X-3B发生脱羧、水解、氧化等一系列反应,分子结构中的C-N键、C-S键断开,最终生成乙酸等小分子酸或完全矿化。溶氮时,活性艳红X-3B不能被完全降解和矿化,最终生成对苯醌。加压溶氧能加快光降解反应速度,不改变降解反应途径。
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全文目录
摘要 2-4 ABSTRACT 4-9 第一章 绪论 9-26 1.1 Ti0_2 光催化概述 9-12 1.1.1 Ti0_2 光催化技术原理 9-11 1.1.2 Ti0_2 光催化在水处理中的应用及缺陷 11-12 1.2 光催化反应器 12-22 1.2.1 光催化反应器类型 13-21 1.2.2 光催化反应器的影响因素 21-22 1.3 加压光催化反应器 22-24 1.3.1 氧气在光催化反应中的作用 22-24 1.3.2 研究现状 24 1.4 本研究的内容、目的和意义 24-25 1.5 本研究的创新点 25-26 第二章 实验方法 26-29 2.1 实验材料和设备 26 2.1.1 实验试剂 26 2.1.2 实验材料与设备 26 2.2 实验装置 26-27 2.3 试验方法 27 2.3.1 光催化降解有机物的方法 27 2.3.2 光催化降解活性染料的方法 27 2.4 测定方法 27-29 第三章 光催化加压反应器的设计与试验 29-44 3.1 反应器的设计及运行调试 29-37 3.1.1 反应器的设计 30-33 3.1.2 反应器的运行和调试 33-36 3.1.3 小结 36-37 3.2 加压反应器对各类有机物降解效果试验 37-44 3.2.1 加压溶氧对难降解有机物降解率的影响 37-40 3.2.2 不同气体对活性艳蓝X-BR 脱色率的影响 40-42 3.2.3 加压溶氧与常压条件下活性艳蓝X-BR 的CODcr 降解率 42-43 3.2.4 加压溶氧与常压条件下活性艳蓝X-BR 的TOC 降解率 43 3.2.5 小结 43-44 第四章 加压溶氧光催化降解活性艳红X-38 试验研究 44-52 4.1 加压或常压单独UV 灯照射及单独Ti0_2 对活性艳红脱色率的影响 44 4.2 不同压力下活性艳红X-38 降解率的影响 44-47 4.3 pH 值的影响 47-48 4.4 Ti0_2 投加量对光催化反应的影响 48-49 4.5 温度对光催化反应的影响 49-50 4.6 加压溶氧与常压条件下活性艳红X-38 的CODcr 的降解率 50 4.7 加压溶氧与常压条件下活性艳红X-38 的TOC 降解率 50-51 4.8 小结 51-52 第五章 加压溶氧光催化降解活性艳红X-38 的动力学及机理探讨 52-61 5.1 染料活性艳红X-38 的降解动力学分析 53-54 5.2 染料活性艳红X-38 的可能降解途径 54-60 5.3 小结 60-61 第六章 结论与建议 61-63 6.1 结论 61-62 6.2 展望 62-63 参考文献 63-69 致谢 69-70 攻读硕士学位论文期间发表的论文 70
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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