基于光伏-光催化混合水处理系统的实验研究

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1、基于光伏-光催化混合水处理系统的实验研究EXPERIMENTALSTUDYONAPHOTOVOLTAIC-PHOTOCATALYTICHYBRIDWATERPURIFICATIONSYSTEM学科专业：化学工程研究生：王臻指导教师：王一平教授天津大学化工学院二零一四年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文

2、中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要光伏-光催化混合水处理系统以光谱分割利用技术为纽带将光催化氧化技术与光伏发电技术有效的结合在一起，以实现利用太阳能进行污水

3、净化的目标。其中太阳光谱中紫外光谱用于光催化降解废水，可见光谱和近红外光谱透过系统到达电池表面发电供给系统内废水循环，而远红外光谱均被废水吸收以保持电池在较低的工作温度下工作。首先，基于该设想建立了SOLWAT系统（Solarwaterpurificationandrenewableelectricitygenerationsystem），并对其光学结构进行了理论分析，考察了系统总体光谱透过率对于系统电学性能的影响；其次，在实际条件下实验考察了系统的自供给性能，以及光伏组件温度和液体吸收等因素对发电效率的影响；最后，考察了系统降解不同模拟污染物亚甲基蓝

4、、酸性红26、对氯苯酚和不同模拟污染物初始浓度时的光催化性能和电学性能。研究结果表明：1.理论归一化的电流密度公式仅适用于均相介质，对于非均相介质存在较大偏差；2.在SOLWAT系统中可以实现光谱分割技术，系统可以在不依靠任何非可再生能源条件下实现自供给运转，并且8L模拟废水最终得到净化；3.由于流道循环流体的冷却作用，SOLWAT系统中的光伏组件温度低与参比系统的光伏组件的；4.有机染料废水颜色完全褪去，对三种有机污染物的降解率均达到99%以上且降解反应动力学拟合结果显示均符合一级反应，三种模拟污染物的矿化率均在80%以上；5.污染物的降解使得系统的

5、发电效率不断提高，但液体较强的吸收和光催化剂的颗粒散射作用使得SOLWAT系统综合发电效率低于参比系统。SOLWAT系统利用太阳光谱分波段利用技术，使系统的光伏作用与光催化作用有机结合，并相互促进，为利用太阳能光催化处理污水的工业化提供一种新的可行的途径关键词：光伏-光催化混合系统；自供给；水净化；光伏组件温度；有机污染物；反应动力学万方数据ABSTRACTPhotovoltaic-photocatalytichybridsystemcombinedphotocatalyticoxidationandphotovoltaicelectricitygen

6、erationtechnologybasedonspectraldivisiontechnologytorealizethepurificationofwastewaterbysolarenergy.Theultraviolet(UV)spectrumwasemployedtodegradeorganicpollutantsandthevisibleandnear-infrared(NIR)spectrumreachedsurfaceofsolarcellscouldprovidepowerforthecirculationofwastewater.M

7、oreover,far-infrared(FIR)spectrumwasalmostabsorbedbywastewatertokeepthephotovoltaicmoduleworkingunderalowertemperature.Firstly，thesolarwaterpurificationandrenewableelectricitygenerationsystem（SOLWAT）wasconstructedanditsopticalconstructionwasanalyzedtheoretically.Thentheinfluence

8、ofwholespectrumtransmittanceonSOLWATsystemphoto