隨著工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展和人民生活水平的日益提高,水體微污染成為世界性的環(huán)境問題。金霉素作為一種代表性的水體微污染物,在污水中的檢出頻率和含量均較高,傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)不能對其進(jìn)行有效的去除。紫外光芬頓-膜分離耦合技術(shù)保留了紫外光芬頓技術(shù)和膜分離技術(shù)原有的優(yōu)點(diǎn),對污染物無選擇性,降解高效徹底,同時(shí)光芬頓反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化劑羥基自由基還能降解膜表面的有機(jī)污染物,從而減緩了膜污染,增加膜的使用壽命。本文以金霉素為研究對象,采用沉淀法合成α-FeOOH光催化劑,采用共價(jià)結(jié)合法合成了光催化陶瓷膜,考察了兩種體系下金霉素的去除效率和動力學(xué)行為,并對金霉素的研究機(jī)理進(jìn)行了探究。通過對陶瓷膜抗污性能的研究,明確了非均相紫外光芬頓-膜分離耦合技術(shù)的優(yōu)越性。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:1.采用沉淀法合成α-FeOOH催化劑,共價(jià)結(jié)合法制備光催化陶瓷膜。利用SEM、XRD、EDS、UV-Vis和FTIR對催化劑和光催化陶瓷膜進(jìn)行表征。合成的催化劑呈針狀或紡錘長片狀,結(jié)構(gòu)規(guī)整均一,長度為500-550nm,寬度為25-50nm,晶型與α-FeOOH的JCPDS標(biāo)準(zhǔn)卡片相符,對紫外光有明顯的響應(yīng)性。陶瓷膜改性后表面覆蓋有光催化劑α-FeOOH;表面檢測到了 Fe、A1和O元素的存在;XRD圖像中既有光催化劑α-FeOOH的衍射峰,也有γ-A12O3和Ti02的衍射峰;FTIR光譜中3152cm-1、890cm-1和793cm-1“處出現(xiàn)了振動,說明成功合成了負(fù)載有催化劑α-FeOOH的光催化陶瓷膜。2.通過分析不同條件下金霉素的去除效果確定非均相紫外光芬頓技術(shù)的優(yōu)越性。實(shí)驗(yàn)研究降解過程中金霉素的初始濃度、H202投加濃度、紫外光強(qiáng)度和催化劑投加量對污染物去除的影響,確定兩種體系中金霉素降解的最優(yōu)條件。兩種體系最優(yōu)條件下金霉素的降解均符合一級反應(yīng)動力學(xué),光芬頓陶瓷膜耦合體系中金霉素降解的表觀速率常數(shù)為0.25005,光催化劑體系中金霉素降解的表觀速率常數(shù)為0.13069,前者大概為后者的兩倍,說明非均相紫外光芬頓技術(shù)和膜分離技術(shù)相結(jié)合會發(fā)生耦合效應(yīng),提高金霉素的降解速率。3.利用光催化劑體系和光芬頓陶瓷膜耦合體系在最優(yōu)條件下對金霉素進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn),分析降解過程中金霉素的紫外可見光譜、NH4+-N濃度和TOC去除率的變化,進(jìn)一步驗(yàn)證了非均相紫外光芬頓技術(shù)和膜分離技術(shù)的耦合效應(yīng)。4.在恒定流量下對金霉素進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明將膜分離技術(shù)和非均相紫外光芬頓反應(yīng)相耦合,能減緩膜的結(jié)垢。十次循環(huán)利用后,光催化陶瓷膜的降解性能、滲透通量和表面形態(tài)基本沒有發(fā)生改變,證明光催化陶瓷膜具有穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性。模擬畜禽廢水中金霉素的降解效果良好。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

２．３．１批次實(shí)驗(yàn)??批次實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)裝置為自行搭建。光催化劑降解金霉素實(shí)驗(yàn)中反??應(yīng)裝置為側(cè)光源光解實(shí)驗(yàn)裝置（如圖２－２ａ）所示），可放置６根紫外燈管，實(shí)驗(yàn)中最??多使用４根紫外燈管，通過紫外線強(qiáng)度分析儀可以得到燈管數(shù)為１，２，３，４時(shí)對應(yīng)光??強(qiáng)分別為?１８９２．６?ｐＷ／ｃｍ２，２９７６．８?ｐＷ／ｃｍ２，３５４２．１?ｐＷ／ｃｍ２?和?３８６４．８?ｐＷ／ｃｍ２。反應(yīng)??前裝置需預(yù)熱１５分鐘。??光芬頓陶瓷膜耦合體系降解金霉素實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)裝置為正光源光解實(shí)驗(yàn)裝置（如??圖２－２ｂ）所示），可放置四根紫外燈管，燈光型號為Ｇ４Ｔ５ＴＵＶ８Ｗ型Ｈｇ燈，通過??紫外線強(qiáng)度分析儀測得燈管數(shù)分別為１，２，３，?４時(shí)光強(qiáng)為１５２３．１?ｐＷ／ｃｍ２，２７０４．６??ｐＷ／ｃｍ２，?３１０８．２?ｐＷ／ｃｍ２?和?３７９６．６?ｐＷ／ｃｍ２。反應(yīng)前裝置需預(yù)熱?１５?分鐘。??１５??

ａ）?Ｓｉｄｅ?ｌｉｇｈｔ?ｓｏｕｒｃｅ?ｂ）?Ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ｌｉｇｈｔ?ｓｏｕｒｃｅ??圖２－２實(shí)驗(yàn)中所用的光解實(shí)驗(yàn)裝置??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｄｅｖｉｃｅ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ??２．３．２連續(xù)流實(shí)驗(yàn)??連續(xù)流實(shí)驗(yàn)采用死端模式連續(xù)過濾裝置，裝置圖如下。??篇－１??進(jìn)水，?肋表＊?ｐｔｆｅ貼娜件?財(cái)ｖ??圖２－３實(shí)驗(yàn)裝置圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ??１６??

圖２－２實(shí)驗(yàn)中所用的光解實(shí)驗(yàn)裝置??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｄｅｖｉｃｅ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2860538