水溶液中典型有機物的光催化降解過程分析及反應器的設(shè)計與模擬.pdf

1、本文從探索可磁分離的細粉催化劑制備開始,力圖解決淤漿床反應器實際應用中面臨的固、液分離之難題:以兩種典型污染物的吸附和光催化降解實驗為基礎(chǔ),分析了可能的降解途徑,研究了降解工藝,并建立了其中一種污染物的等溫吸附方程和降解動力學模型；隨后,將上述研究成果應用于反應器設(shè)計,提出了一種轉(zhuǎn)筒式光催化反應器,并在自制的反應器中進行了兩種催化劑加裝方式下的光催化降解實驗；最后,推導出了反應器的設(shè)計方程,由此模擬了反應器的實驗操作.具體內(nèi)容如下:

2、 首先以鈦酸丁酯為原料,采用溶膠.凝膠法制備了TiO<,2>超細粒子,在對其進行結(jié)構(gòu)表征和催化活性評價的基礎(chǔ)上,通過正交實驗優(yōu)化了TiO<,2>的制備條件；將得到的TiO<,2>分別負載在玻璃片和活性炭表面制備了負載型TiO<,2>催化劑,并進行了結(jié)構(gòu)表征和催化活性評價. 采用共沉淀結(jié)合固體粒子混合法,成功地在TiO<,2>中引入了三氧化二鋁包膜磁性核,既保持了催化劑高效的光催化活性,又具備了可以利用磁場分離催化劑的特征

3、. 實驗結(jié)果表明,TiO<,2>對水溶液中的有機物有很強的吸附性能.為此,考察了溶液溫度和pH值對直接耐酸大紅4BS染料在TiO<,2>催化劑上的吸附性能,建立了基于Langmuir理想吸附的等溫吸附方程. 針對光催化水處理方法中存在降解機理復雜,動力學研究不夠完善等問題,對NTS酸和4BS兩種有機物的光催化降解機理進行了初步的分析,同時,實驗研究了紫外線照度、溶液pH值、催化劑用量、反應時間及混合狀態(tài)對4BS染料降

4、解速率的影響,推導出了綜合上述因素下的4BS染料在TiO<,2>催化劑上的光催化降解動力學方程. 綜合比較了固定床反應器單位反應體積內(nèi)有效光照區(qū)域小,催化劑細顆粒淤漿床固、液分離困難的優(yōu)劣之后,提出了轉(zhuǎn)筒式光催化反應器,并確定了其基本形式.在自制的轉(zhuǎn)筒式光催化反應器中實驗測定了反應器內(nèi)的紫外光照度分布,經(jīng)數(shù)據(jù)處理,得到了描述照度分布的曲面方程,進而建立起轉(zhuǎn)筒式光催化反應器的數(shù)學模型. 在該反應器中完成了間歇條件下的4