光催化生物法处理挥发性有机物的试验研究

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1、中山大学硕士学位论文光催化一生物法处理挥发性有机物的试验研究专业：环境工程硕士生：梁敏妍指导教师：魏在山副教授摘要随着大量有机溶剂使用，挥发性有机物(volatileorganiccompounds，vIDcs)不断排入到环境中，我国每年约有2200万吨VOCs进入空气，对环境安全和人体健康产生巨大危害。针对甲苯气体污染较严重、电子工业甲苯和乙醇溶剂的使用产生挥发性有机污染的现状，本论文选取甲苯、甲苯和乙醇混合气体为研究对象，通过对甲苯的光催化活性，对以氮掺杂1ri02(N-Ti02／zeolite)作为光催化剂，在

2、紫外可见复合光下进行光催化．生物法处理甲苯、甲苯和乙醇混合气体的性能进行研究，对甲苯光催化氧化后的中间产物进行GC．MS分析，并进行机理和动力学分析。为光催化．生物法技术在VOCs污染控制应用奠定基础。光催化净化甲苯的性能试验研究表明，以N-Ti02／zeolite作为光催化剂，在紫外光催化60min、可见光催化90rain、紫外可见复合光催化120rain时甲苯降解效率分别可达54．2％、26．7％、62．5％；相应的适宜空床停留时间(EBI汀)均为4．5s。与TiOz／zeolite光催化剂相比，在紫外光照射下N

3、-TiOz／zeolite的光催化降锵甲苯的平均降懈效率提高15．3％。光催化．生物法降解甲苯气体的试验研究表明，能够有效去除含甲苯气体，降解效率可达96．7％。适宜的试验条件是进气浓度为300mg／m3，pH=7．2，循环液喷淋量为9．5L,'h，EBRT为121．3s。光催化．生物法对甲苯和乙醇混合气体的试验研究表明，能够有效去除含甲苯和乙醇混合有机气体，甲苯和乙醇的光催化．生物降解效率分别可达98．6％和95．7％。适宜的试验条件为：甲苯进气浓度为430mg／m3，乙醇进气浓度为390mg／m3，pH=6．5，

4、循环液喷淋量为6．8m，空床停留时间121．3s。中山大学硕士学位论文根据气相色谱．质谱法(OC．MS)结果表明紫外可见复合光催化降解甲苯的中间产物有甲基．乙二醛和乙烯基．甲基酮存在，推测光催化．生物法降解甲苯气体的机理可描述为光催化使价带上的电子被激发跃迁到导带，并在光生空穴下被强力氧化，生成少量如醛类或酮类中间产物，然后甲苯和中间产物进入生物装置被作为碳源而被氧化为C02和H20；推测光催化．生物法降解甲苯和乙醇混合气体的机理可描述为复合光光催化产生具有强氧化性的自由基，自由基氧化甲苯和乙醇混合气体，发生光催化降

5、解反应，生成更易溶于水和被生物氧化的醇、醛或酸类中间产物，甲苯、乙醇和中间产物进入生物装置后作为能源和碳源被降解为无害的二氧化碳和水。甲苯、甲苯和乙醇混合气体的光催化氧化反应过程遵循Langmuir-Hinshelwood动力学，甲苯、甲苯和乙醇混合气体的生物降解反应过程遵循Michaelis．Menten动力学。关键词：光催化．生物法，甲苯，乙醇，紫外可见复合光，N．TiOz／zeolite光催化剂中山大学硕士学位论文Experimentalstudyonremovalofvolatileorganiccompou

6、nds(VOCs)bythecombinationofphotocatalyticoxidationand●biologicalprocessMajot：EnvironmentalEngineeringName：LiangMinyanSupervisor：WeiZaishanAbstractVolatileorganiccompounds(VOCs)a他emittedfromawiderangeofindustriessuch够chemical，petrochemical，pharmaceutical,pulpand

7、papermills，colourprintingandpaintingworks．ExposuretoVOCsmightcausetoxiceffectstocentralnervoussystemandinternalorgans,andmi#tcausesymptoms．InChina，organicsolvent'sUSOproducesabout22milliontonsVOCsperyear．Tolueneisahydrophobiccompoundandoneofthe189hazardousairpo

8、llutants(HAPs)．Tolueneandtheethylalcoholareemittedfromelectronicsindustry．Toluene，thetolueneandtheethylalcoholgaseousmixtureWereselected弱thetargetpollutants．Inthisstud弘anint