本文将陶瓷膜分离技术引入光催化反应系统中,开发了光催化—膜分离集成反应器。以半导体光催化剂TiO₂氧化降解低浓度甲基橙溶液为研究内容,系统考察了光催化氧化降解过程的各种动力学因素,确定了合适的降解条件,此外对光催化氧化降解甲基橙反应机理进行了初步研究,并对该集成反应器进行了反应动力学数学模拟。 研究发现低浓度甲基橙溶液的光催化降解能较好的符合一级反应动力学规律。实验结果表明:pH=2时光催化氧化降解甲基橙溶液效果最佳;速率常数k随溶液初始浓度增大而减小;TiO₂最佳用量随溶液初始浓度的改变而改变,用量小于或超过最佳用量时,k都会减小;k随光强的增大而增大,随反应液体积的增大而减小,随操作压力增大、错流速度减小及膜渗透通量增大而减小;温度的影响符合阿累尼乌斯定律。 对光催化氧化降解甲基橙反应机理进行了初探,对实验测试到的中间产物的生成、磺酸基、甲基的脱去及进一步的氧化、N₂和NH₄⁺的生成及苯环的降解提出了可能的反应历程。 建立了光催化—膜分离集成反应器数学模型,由模型推出的结论与实验结果定性吻合。