改性催化陶瓷膜制备及过一硫酸盐氧化膜清洗方法研究
发布时间：2021-03-25 03:00
陶瓷膜过滤技术和高级氧化工艺在水环境治理和水资源循环利用中发挥了重要作用。利用金属氧化物对陶瓷膜进行改性可增强其亲水性以提高其抗污染能力同时可以使其在高级氧化过程起到催化剂的作用。将硫酸根自由基高级氧化技术应用于改性陶瓷膜清洗中,具有彻底降解污染物、高效环保以及清洗效率高等积极意义。本课题研究了Co3O4&δ-Fe OOH纳米颗粒改性陶瓷膜的制备并对其过滤性能进行测试,分析了膜污染的可逆性,通过污染模型拟合分析进一步揭示了改性陶瓷膜污染机理。比较了各种清洗方法对被腐殖酸（HA）污染的改性陶瓷膜的清洗效果,并提出了过一硫酸盐（PMS）催化氧化清洗改性陶瓷膜的可能机理。首先通过超声混合、冷冻干燥制备了Co3O4&δ-Fe OOH纳米颗粒。综合SEM/EDS、XRD、FTIR以及N2等温吸附脱附测试的表征结果可知,所制备的改性材料具有较大的比表面积以及表面存在着较大密度的羟基,具有较好的亲水性和催化性能进而有利于膜滤和高级氧化过程。采用“共价偶联法”,通过浸渍-干燥获得了改性陶瓷膜Co F...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各类膜污染去除方法
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-1.4高级氧化技术与改性陶瓷膜清洗1.4.1高级氧化技术概述高级氧化技术（AOPs）即利用原位产生的具有强氧化性生的羟基自由基（OH）和硫酸根自由基（SO4）氧化降解水中的有机污染物的水处理技术[62]。AOPs可用于降解微污染物和溶解性有机物，并且可以大大提高饮用水和污废水的处理效率。基于产生OH的高级氧化技术主要包括化学氧化（Fenton、类Fenton、臭氧化），光催化氧化，湿式氧化，电化学氧化等[63-65]。过一硫酸盐（PMS，HSO5），过二硫酸盐（PDS，S2O82-）可以被过渡金属、热、UV等活化而产生具有更高氧化还原电位（2.8~3.1V）的SO4[66]。具体的高级氧化技术如图1-3所示。图1-3高级氧化技术分类1.4.1.1OH高级氧化技术OH作为一种强氧化性自由基，其不具有选择性，因其具有极强的亲电子能力而可发生自由基链反应[67]。OH对氧化降解有机物主要发生的反应类型有三种：脱氢反应、亲电子加成和电子转移。OH可通过活化H2O2、O3、以及光催化等产生，其激活方式包括Fe2+、UV、热、电离辐射等方式。在酸性下氧化还原电位为2.80V，碱性下为1.55V。以产生OH为基础的高级氧化技术主要包括UV/H2O2、Fenton法；UV/O3、O3/H2O2；光催化技术（UV/TiO2）等，实际应用最为普遍的是以O3为基础的氧化技术[68]。Fenton法即利用Fe2+活化H2O2产生强氧化性的OH，其应用简单、反应迅
?趸?际跻蚱涓咝?躺?挠诺愣?盏焦惴汗刈ⅰ?电化学氧化法即利用电解产生大量OH进而实现污染物的氧化降解[73]。金属氧化物电极自身的亲水性，其表面覆盖一层羟基。电解过程会使金属氧化物电极附近的水分子和羟基被分解而产生OH。碱性条件有利于OH的形成。电化学氧化技术因其耗能较大且催化降解的效率偏低而限制了其广泛应用。1.4.1.2SO4高级氧化技术相比于传统的OH高级氧化技术，SO4具有高氧化还原电位（2.8-3.1V）及较高的选择性、较长的半衰期和较宽的pH使用范围，因此，它在难降解污染物去除领域具有更大的潜力[74]。图1-4为各种氧化剂的氧化还原电位图，图1-5为以产生SO4为基础的高级氧化技术的优点。图1-4各种氧化剂的氧化还原电位
本文编号：3098893
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各类膜污染去除方法
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-1.4高级氧化技术与改性陶瓷膜清洗1.4.1高级氧化技术概述高级氧化技术（AOPs）即利用原位产生的具有强氧化性生的羟基自由基（OH）和硫酸根自由基（SO4）氧化降解水中的有机污染物的水处理技术[62]。AOPs可用于降解微污染物和溶解性有机物，并且可以大大提高饮用水和污废水的处理效率。基于产生OH的高级氧化技术主要包括化学氧化（Fenton、类Fenton、臭氧化），光催化氧化，湿式氧化，电化学氧化等[63-65]。过一硫酸盐（PMS，HSO5），过二硫酸盐（PDS，S2O82-）可以被过渡金属、热、UV等活化而产生具有更高氧化还原电位（2.8~3.1V）的SO4[66]。具体的高级氧化技术如图1-3所示。图1-3高级氧化技术分类1.4.1.1OH高级氧化技术OH作为一种强氧化性自由基，其不具有选择性，因其具有极强的亲电子能力而可发生自由基链反应[67]。OH对氧化降解有机物主要发生的反应类型有三种：脱氢反应、亲电子加成和电子转移。OH可通过活化H2O2、O3、以及光催化等产生，其激活方式包括Fe2+、UV、热、电离辐射等方式。在酸性下氧化还原电位为2.80V，碱性下为1.55V。以产生OH为基础的高级氧化技术主要包括UV/H2O2、Fenton法；UV/O3、O3/H2O2；光催化技术（UV/TiO2）等，实际应用最为普遍的是以O3为基础的氧化技术[68]。Fenton法即利用Fe2+活化H2O2产生强氧化性的OH，其应用简单、反应迅
?趸?际跻蚱涓咝?躺?挠诺愣?盏焦惴汗刈ⅰ?电化学氧化法即利用电解产生大量OH进而实现污染物的氧化降解[73]。金属氧化物电极自身的亲水性，其表面覆盖一层羟基。电解过程会使金属氧化物电极附近的水分子和羟基被分解而产生OH。碱性条件有利于OH的形成。电化学氧化技术因其耗能较大且催化降解的效率偏低而限制了其广泛应用。1.4.1.2SO4高级氧化技术相比于传统的OH高级氧化技术，SO4具有高氧化还原电位（2.8-3.1V）及较高的选择性、较长的半衰期和较宽的pH使用范围，因此，它在难降解污染物去除领域具有更大的潜力[74]。图1-4为各种氧化剂的氧化还原电位图，图1-5为以产生SO4为基础的高级氧化技术的优点。图1-4各种氧化剂的氧化还原电位
本文编号：3098893
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