浆态光催化反应器有机模拟废水光催化氧化特性与动力学

采用循环式浆态光催化反应器对苯甲酰胺模拟废水光催化氧化特性和动力学进行了研究,系统地考察了操作条件对模拟污染物光催化降解的影响,并与搅拌式和鼓泡床式浆态光催化反应器中苯甲酰胺的降解效果进行对比.结果表明,循环式浆态光催化反应器中光催化剂的用量、污染物的初始浓度和初始pH值对模拟污染物光催化降解性能的影响存在适宜值;体系中H₂PO^-₄、Cl^-、Cu²⁺、Al³⁺对其光催化降解过程有明显的抑制作用.与传统的搅拌式和鼓泡床式浆态光催化反应器相比,循环式浆态光催化反应器中催化剂和废水的混合效果较好,光利用率高,较大程度上减少催化剂的用量和提高废水处理能力.同时,对不同催化剂的用量和污染物初始浓度下的光催化氧化反应动力学研究表明,此过程符合拟一级动力学,催化剂表面反应速率常数k₀和催化剂吸附平衡常数K_TiO2分别为0.0279 min^-1和17.99 L•g^-1.     

迷宫式错流鼓泡光催化反应器苯酚降解特性研究

设计了新型迷宫式错流鼓泡反应器(LBPR),以苯酚废水为降解对象,进行光催化氧化降解性能研究.用活性炭颗粒负载TiO2膜作为光催化剂,考察了气体流量、液体流量、固体光催化剂投加量对反应器降解特性的影响,优化了反应器的操作条件.实验结果表明:光强8 mW·cm-2,气速为8 L·min-1,液体流量为400 mL·min-1,反应2 h后苯酚降解率接近100%;在优化光催化反应器的操作条件下,固体光催化剂用量为6 g(TiO2用量约为待处理液用量的0.2%)时降解效果最好.同时考察分析了反应物初始浓度和光强对光催化降解效果的影响,以及该反应器中催化剂连续批次使用对降解性能的影响.新型迷宫式错流鼓泡光催化反应器结构简单、操作方便,光能利用率高,易于实现工业放大.     

旋转薄膜浆态光催化反应器

在分析现有光催化反应器特点的基础上，提出了一种新型的旋转薄膜式浆态光催化反应器（RFFS）。用商品化光催化剂Degussa P25，以苯酚模型有机物为降解对象，对比了RFFS与传统鼓泡浆态光催化反应器（TBS）的性能，研究了RFFS的光催化性能。结果表明，与传统浆态光催化反应器相比，RFFS具有较高的光催化性能，尤其是能够在较高的光催化剂浓度下运行。在光催化体系的循环流速大于2.7 L·min-1、供气流量为1.0 L·min-1、催化剂浓度为3.0 g·L-1的条件下，RFFS比传统浆态鼓泡光催化反应器的降解速率提高1.6倍。RFFS利用旋转浆态薄膜强化了光催化反应体系的传质，同时提高了体系中光催化剂对光能的利用率，较好地解决了光在传统浆态体系中的传递问题，为开发新型的具有工业应用前景的光催化反应器提供了方案。苯酚在RFFS中的降解动力学符合表观一级动力学模型，理论值与实验结果吻合较好。     

TNT和有机染料废水的光催化氧化动力学特性

利用光催化氧化技术能有效处理各类有机废水,具有高效、低选择性和不产生二次污染的特点,探讨了循环式浆态光催化反应器中有机染料和TNT模拟生产废水的光催化氧化特性以及光催化氧化动力学。基于羟基自由基生成、扩散以及羟基自由基与污染物分子的反应,建立了相应的光催化氧化动力学模型。结果表明,采用光催化氧化技术去除有机染料和TNT效果明显。光照时间为6h时,在一定的初始TNT浓度下,模拟红水中TNT去除率达90％以上。对不同染料和TNT不同初始浓度下的光催化氧化反应动力学研究表明,此过程符合拟一级动力学。所提出的光催化氧化动力学模型能够很好地描述有机染料和TNT的光催化氧化过程。     

搅拌式浆态光催化反应器对偶氮染料X-3B的降解特性研究

构建了体积为5 L的搅拌式浆态光催化反应器,以偶氮染料活性艳红X-3B为目标污染物,进行光催化降解特性研究。结合对X-3B在小规模反应器中悬浮TiO2表面的吸附行为研究,考察了TiO2投加量、搅拌速率和曝气量等对光催化效果的影响,分析了光催化过程的降解动力学,并从传质的角度对搅拌强度和初始反应速率进行了关联。实验结果表明,在搅拌式浆态光催化反应器中,Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地描述TiO2对X-3B的吸附行为;在催化剂最佳浓度0.5 g.L 1的条件下,初始反应速率r0随搅拌雷诺数Re的增加呈现先增大后稳定的趋势,进一步增加空气曝气量可以显著提高初始反应速率。根据相关理论推导得出在该反应器光催化降解X-3B时,氧的传质是影响初始反应速率r0的关键因素。     

筒式光催化反应器降解养殖废水研究

以柔性纤维负载Ti O2为光催化剂,自制筒式光催化反应器,进行光催化模拟水产养殖废水实验,考察了曝气量、p H值、催化剂投加量与初始浓度等因素对氨氮去除率的影响。结果表明,在曝气量为1.0 L/min,催化剂用量12.5 g,碱性条件及初始浓度在90 mg/L时,氨氮降解率最高为85.3%。不同初始浓度氨氮的光催化降解速率符合准一级动力学模型,模拟养殖箱连续运行15 d表明,氨氮浓度降低,可满足水产养殖废水标准。     

纳米TiO2光催化降解含活性红K-2BP染料废水技术研究

本文以纳米二氧化钛为光催化剂,采用自制的间歇式悬浆体系光催化反应器对活性红K-2BP染料模拟废水进行光催化降解试验,考察废水pH值、初始浓度等因素对反应的影响,在试验条件下,染料模拟废水的COD去除率可达70%以上,反应后废水可生化性提高,其光催化降解反应符合Langmuir-Hinshewood模式,光催化氧化法是处理难降解染料废水的有效方法。     

环管式反应器中亚甲基蓝的光催化降解反应

采用环管式反应器,以Degussa P25为光催化剂和亚甲基蓝染料为代表性污染物,测定了20℃时亚甲基蓝在P25上的吸附,采用Langmuir等温吸附模型来拟合该实验数据;并测试了反应器中的紫外光分布,同时考察了P25颗粒剂量和空气流量对该三相鼓泡淤浆床反应器中液相光催化降解反应的影响.实验结果表明,最佳的P25光催化剂颗粒和空气流量分别为0.5g/L和800mL/min.     

光催化降解活性染料K-GL的动力学及其盐效应

以分散态纳米TiO2为光催化剂,在鼓泡流化床光催化反应器中对活性翠兰K-GL染料溶液进行光催化降解实验研究。通过改变光催化剂投入量、染料溶液的初始浓度和Na2SO4与NaCl的掺加,探讨了影响光催化降解K-GL的因素,运用Langrmuir-Hinshelwood动力学方程对染料降解动力学规律进行了研究。结果表明,TiO2光催化降解活性翠兰K-GL的反应遵循准一级反应动力学方程,且表观反应速率表常数随活性翠兰溶液初始浓度的升高而降低;反应的催化剂最佳投入量为0.122g/L;光催化体系中的Na2SO4对于染料K-GL的降解表现出明显的促进作用,在较低浓度下,Na2SO4的最佳添加量为0.104mol/g,且随着其浓度的升高,表观反应速率常数随之增大;而掺加不同浓度的NaCl对光催化降解K-GL有抑止作用。     

偶氮染料在气-液-固循环浆态光催化反应器中的降解脱氮

偶氮染料废水是一种集中量大的重要污染物,其中的偶氮键可被环境微生物降解生成具有毒性的芳香胺类化合物。本文从光量子效率、脱氮速率、脱氮能耗等方面,对比研究了一种新设计的气-液-固循环浆态光催化反应器和环隙式光催化反应器对偶氮染料降解脱氮的性能。结果表明,由于空气的引入,使气-液-固循环浆态光催化反应器的量子收率有一定程度下降,同时造成单位数量级脱氮能耗也有一定增大,但偶氮染料脱氮速率比在环隙式反应器中的情况有大幅度提高,表明气-液-固循环浆态反应器在偶氮染料废水光催化降解脱氮方面具有较大应用前景。     

光催化处理精喹禾灵农药生产废水的研究

采用光催化氧化法进行精喹禾灵生产废水降解的实验研究,以溶液pH值、溶液初始浓度、催化剂用量等为影响因素的正交实验结果表明,原水稀释25倍、pH值12.9、催化剂用量0.25wt%时,溶液COD脱除率最高,同时研究了催化剂种类对废水降解性能的影响。     

TiO_2/ZnO复合膜-H_2O_2光催化体系对甲基橙废水的降解脱色

采用仿生合成法制备TiO2/ZnO复合膜光催化剂,并以氙灯模拟日光光源,甲基橙为模型反应物,研究了催化剂投加量、H2O2投加量、溶液初始浓度、pH值和催化剂重复使用等因素对H2O2协同光解脱色甲基橙效率的影响。结果表明,当pH值为6,催化剂投加量为0.7 g/L,H2O2投加量为3.90 mmol/L时,对初始质量浓度为15 mg/L的甲基橙废水,130 min内脱色率达100%。酸性对光催化反应有促进作用,碱性对反应有抑制作用。催化剂重复使用5次后,处理130 min对甲基橙染料废水的脱色率仍可超过70%。     

光催化剂Cu-BiVO4的制备及其光催化降解含酚废水

采用水热法制备了Cu改性的BiVO4催化剂并进行了表征,用于模拟含酚废水的降解。考察了催化剂制备条件和光催化降解工艺对该样品在可见光下催化氧化去除苯酚效果的影响。结果表明,在中性条件下制备的催化剂活性最高,在空气通入量为200 mL/min、催化剂加入量为1 mg/L时,反应180 min后,对含酚废水的去除率最高达92.4%。采用X射线衍射和紫外-可见光谱等表征手段对催化剂的结构性质进行了表征。结果表明,Cu的复合使可见光吸收带发生红移,吸收强度也有较大幅度的提高,当pH=7时,Cu-BiVO4的单斜晶相特征峰的强度最强,晶型较完整。     

Low-temperature methanol synthesis in a circulating slurry bubble reactor

A circulating slurry bubble reactor was developed to synthesise methanol via methyl formate from the gas mixture of carbon monoxide and hydrogen at low temperature. The strategy for designing and scaling up the bubble reactor involved a preliminary understanding of fluid dynamics in a cold model, continuous operations under industrial conditions and a parallel experiment in an autoclave. Per-pass syngas conversion was investigated during 100-h operations. The axial profile of solid catalyst concentration was measured just before the shutdown and the composition of liquid product was analysed after the shutdown. These results show that the circulating slurry bubble column will become a potential reactor for the commercial process of low-temperature methanol synthesis after the catalyst system has been improved.     

Numerical modeling of mass transfer processes coupling with reaction for the design of the ozone oxidation treatment of wastewater

A computational model for an ozone oxidation column reactor used in dyeing wastewater treatment is proposed to represent, simulate, and predict the ozone bubble process. Considering the hydrodynamics, mass transfer, and ozone oxidation reaction, coupling modeling can more realistically calculate the ozone oxidation bubble process than the splitting methods proposed in previous research. The modeling is validated and shows great consistency with experimental data. The verified model is used to analyze the effect of operating conditions, such as the initial gas velocity and the ozone concentration, and structural conditions, such as multiple gas inlets. The ozone consumption is influenced by the gas velocity and the initial ozone concentration. The ozone’s utilization decreases with the increasing gas velocity while nearly the same at different initial ozone concentrations. Simulation results can be used in guiding the practical operation of dyeing wastewater treatment and in other ozonation systems with known rate constants in wastewater treatment.     

A scale-up strategy for low-temperature methanol synthesis in a circulating slurry bubble reactor

Slurry bubble column reactors are being increasingly utilized in the large-scale conversion of coal or natural gas to liquid hydrocarbons and alcohols. A new suite of tools for developing low-temperature methanol synthesis in circulating slurry bubble reactors is explored in this study. The scale-up strategy consisting of hydrodynamics in cold flow units, catalyst performance evaluation in an autoclave, and process investigation in a pilot-scaled circulating slurry bubble reactor is presented. This methodology should be helpful for designing and scaling-up the low-temperature methanol synthesis and other related processes in slurry bubble column reactors, which will enhance and speed them towards commercial application.     

PW/MCM-41光催化性能研究

以浸渍法制备了负载型光催化剂PW/MCM-41,并对催化剂进行了表征,考察了催化剂在光催化模拟染料废水亚甲基蓝(MB)溶液降解反应中的催化活性.实验结果表明:催化剂负载量为30％、催化剂投加质量浓度为3.0g/L、MB溶液的初始质量浓度为10 mg/L、pH=5、光照时间100 min时,对亚甲基蓝降解率可达91％以上...     

光催化氧化法处理活性染料水溶液

在开放的光催化反应器中,以紫外光为光源,ＴｉＯ２ 为催化剂,考察了催化剂用量、反应液的起始质量浓度、反应液的起始ｐＨ 及Ｈ２Ｏ２ 的加入等因素对光催化氧化反应的影响。结果表明,在一定的光强度下,催化剂的投加量存在一最佳范围（２ ～４ ｇ／Ｌ） ;加入Ｈ２Ｏ２ 可加快染料分子的脱色速度,但对染料废水的ＣＯＤｃｒ的去除影响不大。同时,也考察了活性艳黄Ｘ－ ６Ｇ、活性艳蓝Ｘ－ ＢＲ 及活性艳红Ｘ－ ３Ｂ的ＣＯＤｃｒ的去除情况,反应７５ ｍｉｎ ,可以使上述３ 种染料的ＣＯＤｃｒ的去除率均达６０ ％ 以上。