本文關(guān)鍵詞：管式光催化反應(yīng)器的研發(fā)及其降解四環(huán)素廢水的性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：抗生素是一類控制感染性疾病和預(yù)防、治療動植物病蟲害的藥物,但由于其不合理使用導(dǎo)致大量的殘留物進(jìn)入環(huán)境,對生態(tài)環(huán)境及人體健康帶來了嚴(yán)重危害。光催化技術(shù)作為一種高級氧化技術(shù),可將難降解的有機大分子分解為有機小分子或完全礦化為CO_2、H2O和無機離子,具有應(yīng)用范圍廣、氧化能力強、無二次污染等優(yōu)點,在處理難降解且生物毒性大的抗生素廢水方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,光催化技術(shù)在實際應(yīng)用中還存在一些技術(shù)難題,例如粉末狀催化劑在廢水處理中存在分離回收的難題,光催化反應(yīng)器普遍存在光催化效率低,運行成本高,裝置復(fù)雜等問題,這些都限制了光催化技術(shù)在實際廢水處理中的應(yīng)用。本研究的目的是通過負(fù)載制備新型光催化材料,解決粉末狀催化劑回收難的問題。在此基礎(chǔ)上,研發(fā)一種高效節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡單、光催化效率高的新型太陽能光催化反應(yīng)器,進(jìn)而實現(xiàn)光催化反應(yīng)器的工業(yè)化應(yīng)用。并針對此開展以下三方面的研究:(1)采用一步溶劑熱法制備負(fù)載型Bi_2WO_6/火山渣催化劑,并通過XRD、SEM表征手段研究負(fù)載型催化劑的結(jié)構(gòu)及固定化情況。結(jié)果表明:花狀Bi_2WO_6顆粒成功的負(fù)載到了火山渣表面,而且在可見光照射下具有較強的可見光響應(yīng)能力。另外,利用負(fù)載型催化劑光催化降解鹽酸四環(huán)素,考察載體粒徑、負(fù)載次數(shù)、重復(fù)使用次數(shù)對其光催化活性的影響。結(jié)果顯示,載體粒徑為2 mm,負(fù)載3次的催化劑,在重復(fù)使用4次后,仍然表現(xiàn)出較高的光催化活性,這說明制備的Bi_2WO_6/火山渣催化劑具有良好的光催化活性和穩(wěn)定性。(2)在對光催化反應(yīng)器設(shè)計要素進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上,研制了一種可全天候運行的管式光催化反應(yīng)器,優(yōu)化并確定了反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。該反應(yīng)器采用低聚光度復(fù)合拋物面反光板作為集光裝置,提高了光能利用率;將制備的負(fù)載型催化劑填充于石英玻璃反應(yīng)管中,解決了催化劑分離回收的難題;采用光效高、能耗低、壽命長的LED燈作為輔助光源,同時還配備了一套太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為電光源提供電能,不但降低了該反應(yīng)器的運行成本,而且還實現(xiàn)了反應(yīng)器的全天候運行,提高了光催化處理效率。(3)利用管式光催化反應(yīng)器降解鹽酸四環(huán)素,考察了催化劑的用量、光源強度、污染物初始濃度、水力停留時間、外加氧化劑等因素對反應(yīng)器光催化性能的影響。實驗結(jié)果顯示,對于初始濃度為50 mg/L鹽酸四環(huán)素廢水而言,其最佳實驗條件為催化劑的用量40 g/L、水力停留時間70 min,光照強度介于6.55~9.95×104 Lux,外加H2O_2的量180 mg/L,在上述條件下鹽酸四環(huán)素的降解率可達(dá)到98.7%,此反應(yīng)器表現(xiàn)出了良好的光催化降解性能。
【關(guān)鍵詞】：管式光催化反應(yīng)器 負(fù)載型催化劑 可見光響應(yīng) 鹽酸四環(huán)素 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703;O643.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-28
• 1.1 半導(dǎo)體光催化技術(shù)10-12
• 1.1.1 半導(dǎo)體光催化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 半導(dǎo)體光催化機理11-12
• 1.2 光催化反應(yīng)器12-20
• 1.2.1 光催化反應(yīng)器的研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.2 光催化反應(yīng)器效率的影響因素18-20
• 1.3 催化劑的固化20-22
• 1.3.1 載體的選擇20-21
• 1.3.2 負(fù)載方法21-22
• 1.4 四環(huán)素廢水的研究現(xiàn)狀22-25
• 1.4.1 四環(huán)素類抗生素的來源及其危害22-24
• 1.4.2 四環(huán)素廢水的處理方法24-25
• 1.5 本文研究意義及主要內(nèi)容25-28
• 1.5.1 研究意義25-26
• 1.5.2 研究內(nèi)容及技術(shù)路線26-28
• 第2章 負(fù)載型Bi_2WO_6/火山渣催化劑的制備及性能研究28-40
• 2.1 實驗材料與方法28-31
• 2.1.1 實驗材料與儀器28-29
• 2.1.2 負(fù)載型催化劑的制備29-30
• 2.1.3 催化劑的表征30
• 2.1.4 催化劑樣品的光催化活性評價30-31
• 2.2 催化劑的表征分析31-34
• 2.2.1 X射線衍射分析31-32
• 2.2.2 掃描電鏡分析32-34
• 2.3 負(fù)載型催化劑的光催化活性評價34-40
• 2.3.1 載體粒徑對催化劑活性的影響34-36
• 2.3.2 負(fù)載次數(shù)對催化劑活性的影響36-37
• 2.3.3 重復(fù)使用次數(shù)對催化劑活性的影響37-38
• 2.3.4 Bi_2WO_6與Bi_2WO_6/火山渣催化劑活性的比較38-40
• 第3章 全天候管式光催化反應(yīng)器的研發(fā)40-51
• 3.1 設(shè)計思路40
• 3.2 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)40-42
• 3.3 反應(yīng)器材料及參數(shù)的確定42-51
• 3.3.1 復(fù)合拋物面反光板43-44
• 3.3.2 反應(yīng)管44-45
• 3.3.3 輔助光源的選擇45-46
• 3.3.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計46-51
• 第4章 光催化反應(yīng)器降解鹽酸四環(huán)素的性能研究51-58
• 4.1 實驗材料與裝置51
• 4.1.1 實驗材料51
• 4.1.2 實驗裝置51
• 4.2 影響光催化反應(yīng)器效率的因素51-58
• 4.2.1 催化劑填充量的影響51-52
• 4.2.2 水力停留時間的影響52-53
• 4.2.3 初始濃度的影響53-54
• 4.2.4 光照強度的影響54-55
• 4.2.5 外加氧化劑的影響55-56
• 4.2.6 吸附作用和太陽光分解的影響56-58
• 第5章 結(jié)論與建議58-60
• 5.1 結(jié)論58-59
• 5.2 建議59-60
• 參考文獻(xiàn)60-67
• 作者簡介及科研成果67-68
• 致謝68

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本文編號：371019