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光催化膜反应器作为一种新颖、应用前景广阔的水污染控制技术,受到越来越多的重视和研究。本论文以悬浮型光催化纳滤膜反应器为研究目标,将改性二氧化钛悬浮型光催化氧化过程与有机纳滤膜分离过程进行耦合,以有机污染物染料H酸作为研究对象,重点研究新型悬浮型光催化纳滤膜反应器的耦合工艺特性以及影响耦合工艺特性的主要试验参数,在确定最佳实验工况的基础上对污染物的去除效果和去除规律进行动力学分析。
本论文主要研究结论:
1)采用悬浮型光催化纳滤膜反应器处理H酸废水可以实现更优良的处理效果,在本文三种不同初始浓度条件下,反应进行130min后均可实现污染底物的彻底转化,矿化效果达70%以上,分别较悬浮型光催化反应器缩短反应时长20min,且大幅提高污染物矿化度;
2)反应前期悬浮型光催化纳滤膜反应器具有较传统悬浮型光催化反应器更高的光催化降解速率和处理能力的根本原因是由于耦合分离膜的实时在线选择性截留分离作用使得光催化反应器内污染物种类、数量以及催化剂浓度较前者发生了显著变化;反应后期耦合光催化膜反应器处理能力较前者偏低可能是因为处理液外循环所致;
2)在污染底物H酸初始浓度为100ppm、干扰物吐氏酸和变色酸浓度分别为5、10、20、25和40ppm的多组分悬浮性光催化纳滤膜反应器反应体系中的最佳实验条件下,反应120min后污染底物降解率较前者下降约15%,仅为85%左右,污染底物的光催化降解动力学发生根本改变;
4)影响动力学发生变化的根本原因是由于干扰物质的大量存在导致悬浮型光催化纳滤膜反应器中耦合分离膜的进料液组分、浓度和性质发生了显著改变,导致耦合分离膜对反应溶液的选择性即时、在线分离、截留和浓缩等作用过程发生了剧烈变化,从而导致悬浮型光催化纳滤膜反应器中耦合光催化反应器内污染底物浓度的剧烈下降,进而引起耦合工艺处理污染底物的光催化降解效率、反应动力学和耦合工艺特性发生性根本转变。