光催化降解水中微污染物的聚类与动力学分析及其应用

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1、南京工业大学硕士学位论文光催化降解水中微污染物的聚类与动力学分析及其应用姓名：张媛媛申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陆小华;杨祝红20060601硕士学位论文摘要近年来，随着水污染程度的日益加剧，我国大部分城市饮用水水源都受到了污染。传统的常规水处理工艺已经不能很好的去除水中大部分微量有机污染物，而且会生成大量含有“三致”作用的三卤甲烷类消毒副产物。与此同时水源水污染还存在水中有机物含量不断增多，水质成分越来越复杂的特点。随着科学技术的进步和卫生事业的发展，国家相关部门不断的更新发布水质标准来保证居民

2、用水安全。建设部最新颁发的《城市供水水质标准》水质指标增加至103项，其中增加的项目绝大部分是有机物指标。新标准的执行对饮用水中痕量有机物的深度处理和检测分析提出了更高的要求。如何利用现有GC或UV-VIS等普通分析设备检测饮用水中痕量有机污染物是我们研究水体中的微污染物降解首先要解决的问题。针对饮用水的深度处理技术主要有：活性炭吸附技术、臭氧活性炭联用技术、生物活性炭联用技术、膜过滤技术和光催化技术等。其中光催化技术虽然研究起步相对较晚，但以其对有机物降解彻底、无二次污染等独特优点成为研究的热点。本实验室在光

3、催化降解常规浓度有机物方面已积累了一定的实验数据，而实际水-9体中的有机物含量一般较低，大多在μg/L（10）数量级，光催化对于微量有机物降解行为的数据还比较缺乏，都有待进一步研究。目前大多数光催化研究处于实验室研究阶段，如何尽快实现光催化处理饮用水中微量有机物的规模化应用是我们不可回避的问题。本文就这些问题一一作了探索性的研究。本文挑选了挥发性卤代烃和硝基苯，建立了它们在痕量级上的检测方法，检测下限分别为1μg/L和10μg/L，完全能满足水质检测的要求。研究了氯仿和硝基苯在痕量级下的光催化降解。结果表明，常

4、规浓度下推导的指数经验动力学方程在痕量有机物降解有着很好的预测效果。另一方面，通过对现有有机物光催化降解实验数据的归类和排序可以简化实际水处理体系，简化降解和检测对象。典型有机物降解动力学模型的建立和有机物光催化降解实验数据的归类与排序，可以实现痕量物质检测常规化。在建立典型有机物降解动力学模型时应用的是经验型的指数形式动力学方程，并且对其在对痕量有机物光降解的预测能力和在有机物光催化降解的速率I摘要控制步骤进行了进步的研究。本文以中间产物较为简单的氯仿为例研究了有机物分子在催化剂表面吸附与降解的关系。初步推测

5、氯仿的降解的在高浓度时是以光反应为速率控制步骤，低浓度时是以氯仿分子在催化剂表面的吸附为速率控制步骤。同时实验结果显示氯仿在催化剂表面的吸附主要集中在催化剂表面的亲油区。解决光催化工业化进程中遇到的问题的最终目标就是为了能体现其实用价值。为此本文探究了光催化装置大规模化的可行性，本文针对硝基苯微污染水的光催化处理设计了日处理量50吨、200吨和500吨的3套光催化集成反应装置，利用技术经济分析方法对不同方案进行了比较。500t/d的装置对微污染硝基苯的处理成本为5-6元/吨，我们认为随着装置处理量的提高，规模化

6、效应会逐步显现，水处理的制造成本和运行费用会有大幅度的降低。这对于我们今后对光催化装置的推广与应用有着积极的意义。关键词：光催化痕量检测饮用水水处理装置经济评估II硕士学位论文ABSTRACTThewaterpollutionproblemwasgettingmoreseriouswiththedevelopmentofindustry,andamajorityofdrinkingwatersourcesofcityinourcountryhavebeenpollutedmoreorlesspresently.

7、Thetraditionalprocessofrawwatertreatmenthasnotonlyworkedverywelltomosttraceorganiccompoundsinrawwater,butalsoproducelotsofTHMswhichcancausecancer.Meanwhile，onecharacteristicofwaterresourcepollutionisthatthecontentoforganicincreasing,thecomponentinwaterisbeco

8、mingmoreandmorecomplex.WiththeScientificandtechnologicalprogressingandmedicinedevelopment,involvesectorsupdatedthewaterqualitystandardinordertoprotectthesaftyofwatersupplyforresidents.TheMinistr