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TiO_2/AC光催化技术在印染废水深度处理中的应用研究

作　者: 冯丽娜
导　师: 刘勇健
学　校: 苏州科技学院
专　业: 环境工程
关键词: TiO2/AC光催化印染废水回用动力学再生
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

光催化氧化技术是一种新型降解技术,是对生物处理法的补充和完善。由于它有可能利用太阳能,从而降低运转成本,因此具有良好的应用前景,为彻底解决水污染提供了新方法和新思路。本文通过TiO₂/AC（活性炭）光催化剂的光催化氧化作用对印染废水的生化处理二级出水进行深度处理,利用SEM对复合光催化剂的表面形貌进行观测。通过正交试验得出,各因素对处理效果的影响大小,分别为pH值、催化剂负载次数、光照时间、催化剂投加量。在最优反应条件下,出水COD达到50mg/L,色度为2,满足印染行业回用水的标准。在实验的基础上,进行了动力学分析。并且探索了TiO₂/AC光催化剂的失活与再生,分析了再生的可能影响因素（再生温度、光照时间、再生次数、pH等）及再生效果的实验验证。动力学讨论了废水初始COD对降解速率的影响,得出在废水初始COD不同时,光催化氧化降解速率差别不大,COD为105的降解速率略大于COD为310时的降解速率,原因可能是COD大的废水色度较高,会对透光率有所影响,进而影响光催化氧化降解反应。研究了三种体系的动力学模型及表观速率常数,证明了TiO₂/AC复合光催化剂对印染废水的深度处理效果不仅仅是只用TiO₂和只用活性炭的简单加和,验证了之前所得出的TiO₂/AC协同增强作用的结论。再生温度对TiO₂/AC光催化剂的再生效果影响极为显著。再生率高达92.5%;TiO₂/AC光催化剂的再生率随着再生时间的增长而增大,但是涨幅渐缓。随着光照时间的增长,光催化反应不断进行,只是吸附在活性炭上的吸附质不断减少,因而再生率的增长逐渐减缓。由于考虑到再生成本,本研究选择光照时间为48小时;在本研究中,第四次再生完之后的再生率已降至40%以下,因此,一般来说,再生次数最多为2次;pH对再生效果的影响相对来说较为复杂,在碱性条件下,再生速率提高,本研究选择pH为10时,再生率最高。本研究在光催化氧化理论的基础上,以对印染废水进行深度处理为目的,制备高效率的TiO₂/AC复合光催化剂并进行一系列相关的研究,总结出的规律和得出的结论为该项技术的进一步研究和实际应用提供了一些有利的指导。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-19
  1.1 前言  10
  1.2 我国印染废水深度处理常用方法比较  10-11
  1.3 国家标准  11
  1.4 光催化氧化法的发展现状  11-13
    1.4.1 国外光催化氧化法的发展及现状  11-12
    1.4.2 国内光催化氧化法的发展及现状  12-13
  1.5 光催化反应  13-17
    1.5.1 TiO_2光催化反应的原理  13-15
    1.5.2 光催化反应发生的位置  15
    1.5.3 TiO_2光催化的优点  15-16
    1.5.4 TiO_2光催化技术中存在的问题和不足  16-17
  1.6 本论文研究内容、意义及创新之处  17-19
第二章研究方法及所用仪器  19-24
  2.1 活性炭载体  19-21
    2.1.1 活性炭的孔隙结构  19
    2.1.2 活性炭的吸附过程  19-20
    2.1.3 活性炭吸附的特点  20-21
    2.1.4 TiO_2/AC 的协同增强作用  21
  2.2 主要实验仪器和药品  21-22
    2.2.1 实验仪器  21
    2.2.2 药品与试剂  21-22
    2.2.3 自制反应器  22
  2.3 实验方法  22-24
第三章 TiO_2/AC 复合光催化剂的制备、表征及具体实验过程  24-37
  3.1 TiO_2/AC 光催化剂的制备  24-25
    3.1.1 AC 载体的预处理  24
    3.1.2 负载型光催化剂的制备  24-25
  3.2 TiO_2/AC 光催化剂的表征  25-28
  3.3 实验设计  28-29
  3.4 结果与讨论  29-32
    3.4.1 进水pH 值对COD 及色度去除率的影响  29
    3.4.2 催化剂负载次数及负载量对COD 及色度去除率的影响  29-31
    3.4.3 光照时间对COD 及色度去除率的影响  31
    3.4.4 催化剂投加量对COD 及色度去除率的影响  31-32
  3.5 空白实验  32-34
    3.5.1 光照不加催化剂  32-33
    3.5.2 无光照加入粉末TiO_2光催化剂  33
    3.5.3 无光照加入复合光催化剂  33-34
  3.6 对比实验  34-36
    3.6.1 粉末TiO_2光催化剂对比实验  34-35
    3.6.2 颗粒活性炭对比实验  35-36
  3.7 本章小结  36-37
第四章动力学研究  37-45
  4.1 动力学研究的目的及方法  37-39
    4.1.1 研究目的  37
    4.1.2 研究方法  37
    4.1.3 相关研究进展  37-39
  4.2 TiO_2/AC 光催化剂表观吸附量的测定  39-40
  4.3 反应动力学理论分析  40-42
  4.4 废水初始COD 对降解速率的影响  42-43
  4.5 几种反应体系的动力学比较  43
  4.6 本章小结  43-45
第五章 TiO_2/AC 光催化剂的失活与再生  45-52
  5.1 TiO_2/AC 光催化剂的失活  45-46
  5.2 TiO_2/AC 光催化剂的再生  46-47
    5.2.1 催化剂再生方法  46-47
    5.2.2 实验方法  47
  5.3 影响TiO_2/AC 光催化剂再生效果的因素分析  47-50
    5.3.1 温度对TiO_2/AC 光催化剂再生效果的影响  48
    5.3.2 光照时间对TiO_2/AC 光催化剂再生效果的影响  48-49
    5.3.3 再生次数对TiO_2/AC 光催化剂再生效果的影响  49-50
    5.3.4 pH 对TiO_2/AC 光催化剂再生效果的影响  50
  5.4 本章小结  50-52
第六章结论与展望  52-54
  6.1 结论  52-53
  6.2 展望  53-54
参考文献  54-57
致谢  57-58
作者简历  58

TiO_2/AC光催化技术在印染废水深度处理中的应用研究

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