光催化膜反应器和光电催化反应器对天然有机物富里酸的降解机理与动力学研究

光催化膜反应器和光电催化反应器对天然有机物富里酸的降解机理与动力学研究。如{S7S争⑧天洋大蒡中目近代第所女学博士学位论文一级学科：环境科学与工王旱学科专业：环境工程作者姓名：博剑锃指导教师：季民教挎天津大学研究生院⋯c6[1n日中文摘要水中天然有机物(NaturalOl倒iJgMatter，NOM)对水质及水处理过程有重要的影响。天然有机物的存在往往使水体呈现颜色，氯消毒时生成消毒副产物，且不能被常规饮用水工艺有效的去除，因此开展水中天然有机物的去除研究具有十分重要的意义。本文以水中天然有机物富里酸(Fulvieac地FA)为目标，研究富里酸光催化氧化和光电催化氧化的降解机理和反应动力学，并对富里酸破坏前后影响三氯甲烷生成潜能的机理做了探讨。在光催化剂筛选过程中，对比了粉末态P25和颗粒状纳米结构Ti02的光催化性能。研究结果表明，颗粒状纳米结构Ti02催化剂不仅具有较高的活性，而且沉降性能良好。比较了这两种光催化剂在淹没式膜光催化反应器中对微滤膜的过滤性能，通过对比膜通量变化和P25粉末在溶液中粒度分布变化及其在膜表面SEM图分析，可以得出P25粉末易在膜表面的沉积造成膜的污染。投加颗粒状光催化剂可有效延缓膜的污染，长时间维持膜的高通量运行。从富里酸的光催化反应动力学推导可知，FA在低浓度时符合一级反应动力学模式，其颗粒状纳米结构n02反应速率常数为O．0117min1。将颗粒状纳米结构Ti02光催化氧化技术与膜分离技术有效结合，开发出两类光催化膜反应器，即外置式膜光催化反应器(R^佃R)和淹没式膜光催化反应器(sMPR)。经试验验证两类反应器基本符合全混流反应器模型。利用外置式膜光催化反应器对富里酸氧化降解的结果表明，该反应器不但能有效去除水中富里酸，而且可以将颗粒状光催化剂与液体完全分离并返回光催化单元，重复循环使用。首次将添加剂过硫酸钾(PP)引入影响富里酸光催化氧化因素之中并建立起Ti02投加量、添加剂浓度、光强的动力学模型。粉末态光催化剂P25和颗粒状光催化剂在错流式超滤外置式膜光催化反应器中均对膜通量，的影响较小。对于淹没式膜光催化反应器而言，颗粒状催化剂的最佳投加量为0．59／L，富里酸在酸性条件和曝气强度为18．75m3／m3·h下反应2h可以获得73％的TOC去除率，同时建立起富里酸TOC去除率与平均停留时间的关系，经试验验证理论值与试验值符合