光催化技術因其鮮明的特點被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ乃幚砑夹g之一�，F(xiàn)階段,制約光催化實際應用的瓶頸問題未得到根本性解決,針對目標水體特性選擇光催化與其它工藝組成聯(lián)合工藝,通過兩者優(yōu)勢互補獲得更好處理效果,則更具實際意義。本文針對光催化技術處理難降解有機廢水、印染廢水以及硝酸鹽污染地下水時存在的缺陷,分別組建聯(lián)合工藝,進行了光電聯(lián)合催化處理苯酚廢水、電化學-光催化組合工藝處理酸性橙Ⅱ廢水以及生物慢濾-光催化組合技術處理硝酸鹽微污染地下水的研究。主要結論如下： (1)采用光電聯(lián)合催化工藝處理苯酚廢水,在發(fā)揮光催化、電化學各自降解功效的同時產(chǎn)生了協(xié)同作用,溶液中氯離子的存在可以顯著地提高協(xié)同增強的效應。在光催化和電化學工藝間的交互影響下氧化物質(zhì)產(chǎn)率的提高是聯(lián)合體系中協(xié)同增強作用出現(xiàn)的原因。光電聯(lián)合工藝可明顯縮短苯酚降解以及礦化的時間,提升單位電耗的礦化效率。在電流密度30mA/cm2、NaCl投加量0.3g/L、pH為6左右的反應條件下,初始濃度50mg/L苯酚在2.5小時內(nèi)被完全去除,降解6小時后,TOC去除率達到75%； (2)采用電化學-光催化組合工藝處理酸性橙Ⅱ廢水,電化學氧化前處理使溶液迅速褪色的同時也使大分子有機物發(fā)生了分解,有效的提高了后續(xù)光催化氧化工藝的TOC降解速率；而后續(xù)的光催化氧化工藝可無選擇的氧化有機物,避免降解過程中出現(xiàn)中間產(chǎn)物的累積。3L初始濃度50mg/L的酸性橙Ⅱ溶液經(jīng)1h電解加上6h光催化氧化降解,TOC的去除率達到了81%,礦化所需時間大大縮短。組合工藝完成50%礦化率時的耗電量僅是電化學工藝完成相同礦化率耗電量的71%； (3)采用生物慢濾-光催化組合工藝處理硝酸鹽氮微污染地下水,組合工藝中前置的生物慢濾工藝可有效地脫除水中的硝酸鹽,后置的光催化氧化工藝則對慢濾出水中殘余的有機物、氨氮以及細菌總數(shù)起到削減作用。當原水硝氮含量在27.8-43.7mg/L,濾速0.35m/h,以碳氮比2：1外加碳源時,組合工藝出水硝氮含量低于《生活飲用水衛(wèi)生標準》中的規(guī)定,經(jīng)過后續(xù)光催化處理后CODMn和細菌總數(shù)也達到飲用水的要求。
【學位單位】：中國地質(zhì)大學（北京）
【學位級別】：博士
【學位年份】：2011
【中圖分類】：X703
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 水污染的概況
        1.1.1 水體有機物污染及處理
        1.1.2 印染工業(yè)廢水污染及處理
        1.1.3 地下水硝酸鹽氮污染及處理
    1.2 光催化氧化技術概述
        1.2.1 基本原理
        1.2.2 光催化技術在水處理應用中的研究進展
        1.2.3 光催化技術應用中存在的主要問題
    1.3 光催化聯(lián)合工藝研究進展
        1.3.1 光催化電化學聯(lián)合工藝
        1.3.2 光催化生物法聯(lián)合工藝
        1.3.3 光催化和其它工藝聯(lián)合
    1.4 本研究擬解決的科學問題和實際意義
    1.5 研究內(nèi)容與技術路線
        1.5.1 研究內(nèi)容
        1.5.2 技術路線
第2章 光電聯(lián)合處理難降解有機廢水
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 主要試劑與儀器
        2.2.2 固載型光催化劑的制備
        2.2.3 實驗裝置
        2.2.4 實驗方法
        2.2.5 測試方法
    2.3 結果與討論
        2.3.1 聯(lián)合工藝與單獨工藝比較
        2.3.2 協(xié)同作用機理分析
        2.3.3 動力學分析
        2.3.4 運行條件對于光電聯(lián)合降解苯酚的影響
        2.3.5 反應條件的優(yōu)化
    2.4 小結
第3章 電化學-光催化組合工藝處理印染廢水
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 主要試劑與儀器
        3.2.2 固載型光催化劑的制備
        3.2.3 實驗裝置
        3.2.4 實驗方法
        3.2.5 測試方法
    3.3 結果與討論
        3.3.1 電化學技術處理酸性橙Ⅱ廢水
        3.3.2 光催化技術處理酸性橙Ⅱ廢水
        3.3.3 電化學-光催化組合工藝處理酸性橙Ⅱ廢水
    3.4 小結
第4章 生物慢濾-光催化組合工藝處理硝酸鹽微污染地下水
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 主要試劑與儀器
        4.2.2 固載型光催化劑的制備
        4.2.3 生物慢濾改性活性炭的制備
        4.2.4 實驗裝置
        4.2.5 實驗方法
        4.2.6 測試方法
    4.3 結果與討論
        4.3.1 光催化劑氧化性能實驗
        4.3.2 生物慢濾性能實驗
        4.3.3 生物慢濾-光催化組合工藝研究
    4.4 小結
第5章 結論與建議
    5.1 結論
    5.2 建議
參考文獻
致謝
攻讀博士期間科研成果

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉鴻,冷文華,吳合進,成少安,吳鳴,張鑒清,李文釗,曹楚南;光電催化降解磺基水楊酸的研究[J];催化學報;2000年03期

2 王怡中;二氧化鈦懸漿體系中八種染料的太陽光催化氧化降解[J];催化學報;2000年04期

3 胡春,王怡中,湯鴻霄;表面鍵聯(lián)型TiO_2/SiO_2固定化催化劑的結構及催化性能[J];催化學報;2001年02期

4 安太成,何春,朱錫海,顧浩飛,陳衛(wèi)國,熊亞;三維電極電助光催化降解直接湖藍水溶液的研究[J];催化學報;2001年02期

5 譚砂礫,張玉軍,鄭華德,張燕;蜂窩陶瓷負載TiO_2光催化降解鄰氯苯酚水溶液[J];環(huán)境科學與技術;2004年06期

6 劉詠;趙仕林;李啟彬;旦增;;苯酚在氯離子體系中的電化學氧化研究[J];環(huán)境科學與技術;2006年11期

7 黃錦勇;劉國光;張萬輝;黃杰;林婷;汪玉娟;;TiO_2光催化還原重金屬離子的研究進展[J];環(huán)境科學與技術;2008年12期

8 ;A Novel Regeneration Method of Cu(0)-deposited TiO_2 Photocatalytic Film:Air-assisted Electrochemical Oxidation[J];Chinese Chemical Letters;2002年11期

9 劉曉艷;于偉東;;溶膠-凝膠法改善芳綸織物的耐光性[J];紡織學報;2009年02期

10 付宏祥，呂功煊，李新勇，李樹本;重金屬離子的光催化還原研究進展[J];感光科學與光化學;1995年04期

相關博士學位論文 前2條

1 張留學;具有光催化活性的納米TiO_2復合抗菌纖維的低溫制備及性能研究[D];蘭州大學;2006年

2 崔建國;TiO_2光催化處理水中難降解有機污染物及環(huán)境風險研究[D];太原理工大學;2008年

相關碩士學位論文 前2條

1 樊瑞;恒電位和恒電流模式下氧化脫色降解酸性橙Ⅱ[D];大連理工大學;2005年

2 武婕;含酚廢水光催化處理的環(huán)境健康風險評價研究[D];太原理工大學;2005年

本文編號：2893635