论文部分内容阅读
本论文针对TiO2光催化技术在污废水降解过程中出现的问题进行研究，旨在缓解纳米TiO2粉体催化剂在水处理过程中出现的难分离回收、易团聚失活等问题，并对采用光催化-生化协同工艺处理高浓度制药废水的问题进行了深入研究。本论文研究内容将从以下三个方面进行概述：（1）采用溶胶-凝胶法和孔道原位生成法制备微米级负载型TiO2催化剂，并对微米级负载型TiO2催化剂的制备条件及其特性进行了研究。实验结果表明：以MCM-41分子筛为微米级载体，TiO2质量负载量为30%，煅烧温度600℃，煅烧时间2h时，研制的微米级TiO2催化剂的光催化活性最高，此种催化剂具有良好的活性稳定性及重复回收利用率。通过对其表征分析可知，制备的微米级负载型TiO2催化剂粒径分布均匀，平均粒径在16μm，负载于MCM-41分子筛的TiO2为锐钛矿型，晶型稳定，微米级催化剂在高温煅烧成型之后，载体孔道依然清晰可见无塌陷现象的产生。催化剂活性影响因素实验表明：催化剂的最佳投加量为2g/L，其催化速率随着污染物浓度的增大而变慢，其在酸性介质中对污染物的催化活性最高，适当浓度的H2O2可以显著提高TiO2的催化活性。（2）通过催化剂活性评价装置的设计与悬浮型光催化-膜分离反应器运行参数的控制研究微米级负载型TiO2催化剂在该悬浮型反应器中悬浮特性、膜污染特性及其分离特性。研究表明：催化剂活性评价装置能够很好的表达微米级催化剂在该悬浮型反应器中催化活性。悬浮型光催化-膜分离反应器底部曝气量为0.3m3/h，催化剂的悬浮特性最好。并且该微米级催化剂与纳米催化剂相比，不仅具有良好的分离特性，而且能大幅降低膜污染特性，延长膜分离组件的使用寿命。（3）微米级负载型TiO2催化剂对高浓度制药废水的光催化降解特性研究，研究结果表明：采用光催化/SBR/絮凝组合工艺处理高浓度制药废水能够大幅降低制药废水的CODCr，提高废水的可生化性。光催化降解制药废水的动力学研究表明：光照强度越高，其催化反应遵循二级动力学反应，随着光照强度的减弱，其光催化降解制药废水的反应趋向于三级动力学反应。