本文關鍵詞：光催化-膜分離耦合工藝膜污染特性的研究

  更多相關文章： 膜污染 TiO_2/MCM-41催化劑 光催化 膜分離 膜通量衰減率 廢水降解率

【摘要】：本文設計了一種懸浮型光催化-膜分離耦合反應裝置(簡稱反應裝置),首先,確定了反應裝置的基本操作條件,同時探究了其操作參數(shù)對膜污染的影響；其后,重點研究了TiO2/MCM-41催化劑對膜的污染特性,同時考察了TiO2/MCM-41催化劑的光催化降解性能和懸浮性能。實驗結(jié)果表明：反應裝置的最佳光催化區(qū)曝氣量、酸性紅B濃度、TiO2投加量分別為0.15 m3/h、18 mg/L和 1.0 g/L;膜通量衰減率隨商業(yè)TiO2催化劑濃度、跨膜壓差、光催化區(qū)曝氣量和循環(huán)管氣沖洗時間間隔的不斷增大均呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢,而隨著pH值和膜底曝氣量不斷增大分別呈現(xiàn)先增加后降低和不斷下降的趨勢,其中最佳的商業(yè)TiO2催化劑濃度為1.0 g/L、跨膜壓差為0.015 Mpa、光催化區(qū)曝氣量為0.15 m3/h、循環(huán)管氣沖洗時間間隔為50 min、pH值取3.00、膜底曝氣量為0.042 m3/h；廢水中的CaCl2電解質(zhì)減輕了膜污染程度,而Na2SO4和NaCl加重了其的污染程度；酸性紅B的存在增大了膜通量衰減率,但運行10h時膜通量衰減率僅增加了2%。TiO2/MCM-41催化劑的廢水降解率隨TiO2負載量增加、MCM-41分子篩和TiO2/MCM-41催化劑粒徑的減小、以及TiO2/MCM-41催化劑超聲時間的增加而均呈現(xiàn)出先增大后降低的趨勢；而膜通量衰減率在TiO2負載量為80%時最低、同時隨MCM-41分子篩和TiO2/MCM-41催化劑粒徑減小、以及TiO2/MCM-41催化劑超聲時間的增加而分別呈現(xiàn)出先降低后增大、不斷增大和先增大后降低的趨勢,適宜的MCM-41分子篩粒徑、TiO2負載量、TiO2/MCM-41催化劑粒徑和其超聲時間分別為0.61μm、30%、11.26μm、60 min; TiO2負載量為80%的TiO2/MCM-41催化劑適宜的MCM-41分子篩粒徑為0.78μm。TiO2/MCM-41催化劑在運行20 h時膜通量衰減率比商業(yè)TiO2催化劑減輕了39.30%,且在膜底曝氣量為0.042m3/h和在線反沖洗時,前者的膜通量衰減率分別下降了33.36%和40.76%而后者分別為19.09%和23.72%；同時前者3.5h的光催化降解率100%、懸浮濃度0.850g/L (0.839 g/L)比后者的89.93%、0.802 g/L (0.789 g/L)分別提高了10.07%、0.048 g/L (0.050 g/L),故TiO2/MCM-41催化劑具有高的光催化降解性能和懸浮性能且對膜的污染程度低。
【關鍵詞】：膜污染 TiO_2/MCM-41催化劑 光催化 膜分離 膜通量衰減率 廢水降解率
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 TiO_2光催化氧化技術(shù)11-12
• 1.3 光催化反應器12-14
• 1.3.1 光催化反應器的類型12-13
• 1.3.2 懸浮型光催化-膜分離耦合工藝13-14
• 1.4 膜分離技術(shù)14-17
• 1.4.1 膜污染14-15
• 1.4.2 膜污染的控制15-16
• 1.4.3 懸浮型光催化-膜分離耦合工藝中膜污染研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 負載型TiO_2催化劑研究進展17-20
• 1.5.1 負載型TiO_2催化劑的固定化方法18-19
• 1.5.2 負載型TiO_2催化劑研究現(xiàn)狀19-20
• 1.6 本課題研究的內(nèi)容及意義20-22
• 1.6.1 研究的內(nèi)容20
• 1.6.2 研究的意義20-22
• 第二章 光催化-膜分離耦合反應裝置和實驗方法22-34
• 2.1 光催化-膜分離耦合反應裝置22-23
• 2.2 實驗23-30
• 2.2.1 實驗材料23
• 2.2.2 實驗方法23-26
• 2.2.2.1 TiO_2/MCM-41催化劑的制備方法23-24
• 2.2.2.2 光催化降解實驗24-25
• 2.2.2.3 懸浮性能實驗25
• 2.2.2.4 膜污染實驗25-26
• 2.2.3 粒徑分析26-30
• 2.2.3.1 MCM-41分子篩粒徑分析26-28
• 2.2.3.2 TiO_2/MCM-41催化劑粒徑分析28-30
• 2.3 光催化-膜分離耦合反應裝置基本操作條件確定30-32
• 2.3.1 光催化區(qū)曝氣量30-31
• 2.3.3 酸性紅B濃度31
• 2.3.4 TiO_2投加量31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 商業(yè)TiO_2催化劑對膜污染的影響研究34-44
• 3.1 實驗34
• 3.1.1 實驗材料34
• 3.1.2 實驗方法34
• 3.2 結(jié)果與討論34-43
• 3.2.1 商業(yè)TiO_2催化劑濃度的影響34-35
• 3.2.2 pH值的影響35-37
• 3.2.3 跨膜壓差的影響37-38
• 3.2.4 光催化區(qū)曝氣量的影響38-39
• 3.2.5 膜底部曝氣量的影響39-40
• 3.2.6 電解質(zhì)的影響40-41
• 3.2.7 循環(huán)管氣沖洗時間間隔的影響41-42
• 3.2.8 酸性紅B的影響42-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第四章 TiO_2/MCM-41催化劑的光催化降解性能和懸浮性能44-60
• 4.1 實驗44-45
• 4.1.1 實驗材料44
• 4.1.2 實驗方法44-45
• 4.1.2.1 TiO_2/MCM-41催化劑的制備方法44
• 4.1.2.2 TiO_2/MCM-41催化劑對廢水的降解實驗44
• 4.1.2.3 TiO_2/MCM-41催化劑的懸浮性能實驗44-45
• 4.2 結(jié)果與討論45-57
• 4.2.1 TiO_2/MCM-41催化劑的光催化降解性能45-51
• 4.2.1.1 TiO_2負載量的影響45-46
• 4.2.1.2 MCM-41分子篩粒徑的影響46-48
• 4.2.1.3 TiO_2/MCM-41催化劑粒徑的影響48-49
• 4.2.1.4 TiO_2/MCM-41催化劑超聲處理的影響49-50
• 4.2.1.5 TiO_2/MCM-41催化劑與商業(yè)Ti02催化劑的比較分析50-51
• 4.2.2 TiO_2/MCM-41催化劑的懸浮性能51-57
• 4.2.2.1 TiO_2負載量的影響51-52
• 4.2.2.2 MCM-41分子篩粒徑的影響52-53
• 4.2.2.3 TiO_2/MCM-41催化劑粒徑的影響53-54
• 4.2.2.4 TiO_2/MCM-41催化劑超聲處理的影響54-56
• 4.2.2.5 TiO_2/MCM-41催化劑與商業(yè)TiO_2催化劑的比較分析56-57
• 4.3 本章小結(jié)57-60
• 第五章 TiO_2/MCM-41催化劑對膜污染的影響研究60-70
• 5.1 實驗60
• 5.1.1 實驗材料60
• 5.1.2 實驗方法60
• 5.1.2.1 TiO_2/MCM-41催化劑的制備方法60
• 5.1.2.2 TiO_2/MCM-41催化劑的膜污染實驗60
• 5.2 結(jié)果與討論60-68
• 5.2.1 TiO_2負載量的影響60-62
• 5.2.2 MCM-41分子篩粒徑的影響62-63
• 5.2.3 TiO_/MCM-41催化劑粒徑的影響63-64
• 5.2.4 TiO_2/MCM-41催化劑超聲處理的影響64-65
• 5.2.5 TiO_2/MCM-41催化劑與商業(yè)TiO_2催化劑的比較分析65-66
• 5.2.6 膜底曝氣的影響66-67
• 5.2.7 在線反沖洗的影響67-68
• 5.3 本章總結(jié)68-70
• 第六章 結(jié)論與展望70-72
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻72-80
• 發(fā)表論文和參加科研情況80-82
• 發(fā)表論文和申請專利80
• 獲得獎勵80-82
• 致謝82

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