光催化—膜组合工艺去除腐殖酸的效能与机理研究

发布时间：2020-12-30 12:30

　　膜过滤技术越来越广泛地应用于饮用水处理中,但地表水中含有的腐殖酸（HA, Humic Acid）物质是一种膜污染物质,在膜过滤过程中会引起较为严重的膜污染现象,并会在消毒过程中产生对人体有害的消毒副产物。因此,本论文提出光催化—膜组合工艺用以去除腐殖酸,其中,光催化技术作为膜过滤技术的预处理工艺,能够降解腐殖酸,减轻膜污染。光催化技术是光催化—膜组合工艺的重要部分,为了正确应用光催化技术,必须深刻理解光催化氧化降解腐殖酸的基本规律。光催化—膜组合工艺作为一项新型的水处理技术,对其除污染效能、膜污染性质等方面的研究对该技术的实际应用具有重要意义。为了防止纳米TiO2在膜组合工艺中的流失以及防止膜污染,本研究中采用溶胶凝胶法制备了硅胶负载型TiO2作为光催化剂。此外,光催化—膜组合工艺实现了光催化反应的自动连续运行,为考察光催化剂TiO2的连续使用情况,以及催化剂的失效原因提供了研究条件,为光催化技术的实际应用打下基础。本文主要进行了光催化—膜组合工艺去除腐殖酸的效能研究,去除腐殖酸的影响因素研究,膜污染研究,以及组合工艺中光催化降解腐殖酸机理和光催化剂TiO2的失效机理研究。研究了光催化... 

【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】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和研究目的及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究目的及意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 光催化反应机理
        1.2.2 光催化反应动力学
        1.2.3 光催化剂制备方法
        1.2.4 光催化剂失效机理
        1.2.5 光催化剂再生方法
        1.2.6 腐殖酸的性质
        1.2.7 光催化—膜组合工艺
    1.3 研究内容
第2章 试验材料与方法
    2.1 试验用水
    2.2 试验装置
        2.2.1 光催化反应器
        2.2.2 光催化—膜组合工艺
    2.3 试验方法
        2.3.1 吸附等温线的测定方法
        2.3.2 荧光分光光度法测定羟基自由基方法
        2.3.3 分子量分布分析方法
254 和TOC分析方法">        2.3.4 UV₂₅₄ 和TOC分析方法
        2.3.5 三维荧光激发—发射矩阵分析方法
        2.3.6 同步扫描荧光光谱分析方法
        2.3.7 溶解氧和pH值的连续测定方法
        2.3.8 扫描电镜分析方法
        2.3.9 超滤杯膜过滤试验方法
        2.3.10 傅里叶变换红外光谱分析方法
2 的制备及表征">    2.4 硅胶负载型TiO₂ 的制备及表征
2 的制备">        2.4.1 硅胶负载型TiO₂ 的制备
2 的表征">        2.4.2 硅胶负载型TiO₂ 的表征
    2.5 试验试剂与仪器
第3章 光催化—膜组合工艺去除腐殖酸效能研究
    3.1 引言
    3.2 静态光催化降解腐殖酸的效能
254, Color₄₃₆ 和TOC分析芳香度和矿化度的变化">        3.2.1 UV₂₅₄, Color₄₃₆ 和TOC分析芳香度和矿化度的变化
254 分析有机物芳香碳含量的变化">        3.2.2 SUVA₂₅₄ 分析有机物芳香碳含量的变化
        3.2.3 分子量分布的变化
        3.2.4 3D-EEM分析有机物结构和官能团的变化
        3.2.5 SFS分析有机物结构和官能团的变化
    3.3 光催化—膜组合工艺去除腐殖酸效能
        3.3.1 对TOC的去除效能
        3.3.2 紫外—可见分光光谱分析有机物芳香性的变化
254分析有机物芳香碳含量的变化">        3.3.3 SUVA₂₅₄分析有机物芳香碳含量的变化
        3.3.4 分子量分布的变化
        3.3.5 3D-EEM分析有机物结构和官能团的变化
    3.4 本章小结
第4章 光催化—膜组合工艺去除腐殖酸影响因素研究
    4.1 引言
    4.2 静态光催化降解腐殖酸的影响因素
        4.2.1 反应条件对反应速率常数的影响
        4.2.2 无机离子对光催化降解腐殖酸的影响
    4.3 光催化—膜组合工艺去除腐殖酸效能的影响因素
        4.3.1 腐殖酸初始浓度对光催化—膜组合工艺效能的影响
        4.3.2 膜通量对光催化—膜组合工艺效能的影响
        4.3.3 无机离子对光催化—膜组合工艺效能的影响
        4.3.4 运行方式对光催化—膜组合工艺效能的影响
    4.4 本章小结
第5章 光催化—膜组合工艺的膜污染性质研究
    5.1 引言
    5.2 静态光催化降解过程中腐殖酸及混合液膜污染性质变化
        5.2.1 光催化降解过程中腐殖酸膜污染性质的变化
        5.2.2 光催化降解过程中混合液膜污染性质的变化
    5.3 光催化—膜组合工艺的膜污染性质
        5.3.1 光催化—膜组合工艺与直接微滤工艺的膜污染性质对比
        5.3.2 光催化—膜组合工艺与活性炭—膜组合工艺的膜污染性质对比
    5.4 光催化—膜组合工艺的膜污染影响因素
        5.4.1 腐殖酸初始浓度对光催化—膜组合工艺膜污染的影响
        5.4.2 膜通量对光催化—膜组合工艺膜污染的影响
        5.4.3 无机离子对光催化—膜组合工艺膜污染的影响
        5.4.4 运行方式对光催化—膜组合工艺膜污染的影响
    5.5 本章小结
第6章 光催化—膜组合工艺中的机理研究
    6.1 引言
2 对腐殖酸的吸附机理">    6.2 TiO₂ 对腐殖酸的吸附机理
2 对腐殖酸的吸附原理">        6.2.1 TiO₂ 对腐殖酸的吸附原理
2 对腐殖酸的吸附过程">        6.2.2 TiO₂ 对腐殖酸的吸附过程
2 对腐殖酸的吸附等温线">        6.2.3 TiO₂ 对腐殖酸的吸附等温线
    6.3 光催化降解腐殖酸机理
        6.3.1 羟基自由基的作用
        6.3.2 光生空穴的作用
        6.3.3 氧气的作用
        6.3.4 光催化过程中溶解氧和pH值的变化
2O₂ 对光催化降解腐殖酸的影响">        6.3.5 H₂O₂ 对光催化降解腐殖酸的影响
2 失效机理及再生方法">    6.4 光催化剂TiO₂ 失效机理及再生方法
2 的失效机理">        6.4.1 光催化剂TiO₂ 的失效机理
2 再生方法">        6.4.2 光催化剂TiO₂ 再生方法
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]环境污染物的光催化降解:活性物种与反应机理[J]. 许宜铭.  化学进展. 2009(Z1)
[2]纳米TiO2光催化氧化苯甲酸[J]. 王永强,于秀娟,张秀霞,刘芳.  中国石油大学学报(自然科学版). 2009(01)
[3]稀土掺杂纳米TiO2光催化降解氯胺磷[J]. 尹荔松,朱剑,闻立时,杨硕,谢琦谞.  中南大学学报(自然科学版). 2009(01)
[4]臭氧提高纳米TiO2光催化活性的ESR分析[J]. 叶苗苗,陈忠林,沈吉敏,贲岳,刘小为.  影像科学与光化学. 2008(06)
[5]Eu/TiO2光催化降解部分水解聚丙烯酰胺影响因素研究[J]. 李金环,康万利,闫文华,刘忠和,郭伊荇.  分子催化. 2008(03)
[6]亚甲基蓝的CuO/TiO2-H2O2光催化脱色效果及影响因素[J]. 吉芳英,邱雁,徐璇,袁云松.  环境化学. 2008(03)
[7]TiO2光催化降解微污染水中腐殖酸的研究[J]. 刘旭东,胡桂玲,刘孝欣,王烨.  气象与环境学报. 2008(02)
[8]Fe2O3-TiO2光催化剂的制备及其对碱性嫩黄的降解[J]. 孙旋,刘红,倪昕.  水处理技术. 2008(04)
[9]TiO2光催化还原有机废水中Cr（VI）的研究[J]. 齐普荣,王光辉.  环境科学与管理. 2006(06)
[10]超声协同TiO2光催化降解酸性大红染料的研究[J]. 李蕊,赵景联,孙亚萍.  应用化工. 2006(06)



本文编号：2947646