基于光催化原理的中央空調(diào)循環(huán)冷卻水處理技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的日益提高，中央空調(diào)事業(yè)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，中央空調(diào)系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)也引起越來(lái)越多業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。然而，中央空調(diào)系統(tǒng)給我們帶來(lái)方便舒適的同時(shí)，卻面臨許多嚴(yán)重的負(fù)面問(wèn)題，其中，中央空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中微生物污染問(wèn)題令人堪憂，由冷卻水微生物污染造成的嚴(yán)重危害日益突出。因此，我們必須加強(qiáng)對(duì)中央空調(diào)冷卻水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)管理以及選擇合理有效的處理方法。光催化氧化法在冷卻水水處理方面比生物降解方法具有速度快

2、、無(wú)選擇性、處理徹底等優(yōu)點(diǎn)，而在價(jià)廉、環(huán)境友好性、可長(zhǎng)期使用等方面又明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的化學(xué)氧化方法，從而成為引入注目和可能廣泛應(yīng)用的中央空調(diào)冷卻水處理新技術(shù)。 課題研究的反應(yīng)器是本研究團(tuán)隊(duì)在廣東省粵港關(guān)鍵領(lǐng)域重點(diǎn)突破項(xiàng)目支持下，自主研發(fā)出來(lái)的一款基于光催化原理的新型水處理裝置。本文旨在研究該反應(yīng)器在中央空調(diào)冷卻水中的處理效果，結(jié)合光催化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其在實(shí)際工程應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行合理有效的優(yōu)化和改進(jìn)。該研究成果在光催化技術(shù)

3、應(yīng)用在中央空調(diào)冷卻水處理方面提供了有價(jià)值的科學(xué)理論依據(jù)和工業(yè)化應(yīng)用參考。 1.本論文研究了冷卻水中自然菌和大腸桿菌的滅活率在開(kāi)始反應(yīng)階段上升比較快，而后呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)，滅菌過(guò)程都符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程；自然菌和大腸桿菌的滅活率都隨著細(xì)菌濃度的增加而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；反應(yīng)器配置為UV/鎳網(wǎng)/TiO2時(shí)對(duì)大腸桿菌的滅活效果明顯優(yōu)于鎳網(wǎng)/TiO2和UV/鎳網(wǎng)；通過(guò)透射電鏡觀察表明光催化反應(yīng)能有效破壞大腸桿菌結(jié)構(gòu)，并將其逐漸分解；光催化反

4、應(yīng)器對(duì)冷卻水中軍團(tuán)菌反應(yīng)1h后，水樣中軍團(tuán)菌由陽(yáng)性變?yōu)槲礄z出。 2.本論文研究了光催化反應(yīng)器對(duì)冷卻塔中的藻類的去除效果。隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，滅藻率先升高后下降；空白鎳網(wǎng)在紫外光照射下也具有一定的殺藻功能，其殺藻效果遠(yuǎn)低于紫外光照射的光催化鎳網(wǎng)，而比無(wú)紫外照射的光催化鎳網(wǎng)殺藻效果高；在水樣pH=6.5時(shí)，光催化反應(yīng)器對(duì)藻類的去除效果最差，而當(dāng)pH=4.5和8.5時(shí)滅藻率均高于96％。 3.本論文考察了光催化反應(yīng)器對(duì)酸性品紅

5、溶液的脫色效果。隨著水中酸性品紅初始濃度的升高，脫色率下降；溶液pH值等于5、H2O2投加量為5g時(shí)，反應(yīng)器對(duì)溶液的脫色效果為最佳；反應(yīng)器配置為UV/鎳網(wǎng)/TiO2對(duì)溶液的脫色效果明顯優(yōu)于UV/鎳網(wǎng)和鎳網(wǎng)/TiO2；酸性品紅溶液的UV-Vis吸收光譜表明染料發(fā)生了顯著降解。 4.本文針對(duì)光催化反應(yīng)器的鎳網(wǎng)失活問(wèn)題進(jìn)行再生工藝研究。設(shè)計(jì)一種基于超聲波清洗機(jī)理的鎳網(wǎng)再生技術(shù)及其清洗方案。分別對(duì)再生前后的鎳網(wǎng)表面、超聲波清洗后溶液的濾

6、渣進(jìn)行SEM、EDS和XRD分析，以及實(shí)驗(yàn)研究清洗前后鎳網(wǎng)對(duì)酸性品紅溶液的脫色變化規(guī)律，結(jié)果表清洗后明鎳網(wǎng)污垢已基本去除，負(fù)載的TiO2脫落并不明顯；經(jīng)超聲波清洗液處理后的鎳網(wǎng)脫色效果略比全新鎳網(wǎng)差，但明顯比超聲波蒸餾水處理的脫色效果好。 5.針對(duì)光催化反應(yīng)器內(nèi)紫外燈套管的清洗技術(shù)存在的不足，本論文設(shè)計(jì)一款基于電磁感應(yīng)原理的光催化反應(yīng)器內(nèi)紫外燈套管的新型清洗裝置，并申請(qǐng)了專利。該設(shè)計(jì)保證了紫外燈套管表面的清潔性和透光性，提高整個(gè)

7、系統(tǒng)的反應(yīng)效率；針對(duì)光催化反應(yīng)器內(nèi)泡沫鎳網(wǎng)的防垢除垢方法存在的不足，本論文設(shè)計(jì)出一款基于超聲波原理的光催化反應(yīng)器內(nèi)泡沫鎳網(wǎng)的防垢除垢裝置，正在申請(qǐng)專利。該裝置可以防止反應(yīng)器在工作過(guò)程中泡沫鎳網(wǎng)中污垢的形成，同時(shí)可以對(duì)鎳網(wǎng)進(jìn)行停機(jī)除垢，具有防止積垢形成和破壞已有積垢的雙重作用。 6.為提高負(fù)載TiO2鎳網(wǎng)的光催化效果，本論文對(duì)其表面進(jìn)行熱處理研究。隨著表面熱處理溫度的升高，鎳網(wǎng)表面負(fù)載的TiO2晶型由銳鈦礦向金紅石轉(zhuǎn)變，晶粒尺寸增