基于超声波与光催化协同效应的污水处理技术研究 77页

'分类号：UDC：密级：学校代号：11845学号：2111102096广东工业大学硕士学位论文(工程硕士专业学位)基于超声波与光催化协同效应的污水处理技术研究张文静指导教师姓名、职称：韭国庞塾拯学生所属学院：挝魁量篮退堂瞳论文答辩日期：2Q!垒生鱼旦圣旦 ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineering(MasterofEngineering)WastewatertreatmenttechnologybasedonsynergyeffectsbetweenultrasonicandphotocatalyticMsc．Candidate：WenjingZhangSupervisor：Prof．GuoqingZhangJune，2014FacultyofMaterialsandEnergyGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，RR．China,510006 摘要近年来，高级氧化技术在污水处理方面得到了广泛的应用，光催化技术作为一种新型的高级氧化技术，与传统的水处理技术相比，具有环境友好、条件温和、成本低廉、无毒副作用和二次污染等特性，在水处理方面展现了良好的前景。另研究表明，超声波技术作为辅助手段与其他高级氧化技术相结合可以进一步优化处理效果，提高处理效率。将超声波与光催化技术相结合，超声波的作用主要有三点：第一，作为一种常规清洗手段对光催化核心部件进行清洗，如对光催化网和清洗；第二，作为直接降解手段，如在工程应用中就利用超声波对藻类进行抑制；第三，利用超声波与光催化的协同效应，使光催化的处理效果更为深化。本论文主要采用表面负载有纳米Tioz的多孔泡沫镍网作为光催化单元，结合超声波技术，设计了一种基于超声波与光催化协同效应的水处理装置，在紫外线灯照射下对三种典型水污染物进行降解研究，这三种典型水污染物分别是染料，用以模拟印染废水；大肠杆菌，用以模拟生活污水；斜生栅藻，用以模拟富营养化水源。研究中考察了①超声波与光催化协同效应对四种染料的降解效果，以及各种初始因素对于协同效应的影响，②在大肠杆菌的灭活方面超声波与光催化协同效应的效果研究，③从浊度、叶绿素a的浓度以及细胞数方面考察超声波与光催化协同效应对于斜生栅藻的灭活效果。结果表明：(1)在加入了超声波之后，相对于单纯使用光催化处理，活性黑的降解率提高了24％、活性红的降解率提高了34％、活性黄的降解率提高了36％、亚甲基蓝的降解率提高了67％。(2)对于三种浓度(O．0029／Inl，0．0049／ml和0．0069／m1)的亚甲基蓝，浓度越低，其降解率越高，超声波与光催化的协同作用越明显。(3)超声波与光催化的协同效应对于大肠杆菌的灭活率高于单纯使用光催化的三倍。(4)超声波与光催化的协同效应对于斜生栅藻的抑制率比单纯使用光催化要高75％。另外本论文设计了一种基于超声波与光催化协同效应的水处理装置。关键词：超声波；光催化；染料；大肠杆菌；绿藻；Ti02 广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTInrecentyears，advancedoxidationtechnologyintheprocessing0士sewagehasbeenwidelyapplied，comparedwithconventionalwater仃eatmenttechn0109y，asanewtypeofadvancedoxidationtechnology,thephotocatalytictechnologyenvironmentallyhasmanyfeaturesinwatertreatment．suchasfriendlyandmildconditions，lowcost，non-toxiceffectsandsecondarypollution，thatdemonstratedgoodprospects·Ultrasonlcteclmologyiswidelyusednowadaysstudieshaveshownthatultraso蚰dteehIlologYasanadjuncttootheradvancedoxidationtechnologycombinedeffectcanma_keitmoreexcellenttreatment，orthereactiontimesignificantlyreduced．Theultrasoundtechnologycombinedwnhphotocatalysis，ultrasonicTherearethreemainroles：firstly，asaroutⅡlecleaningmeanscleaningphotocatalyticcorecomponents，suchasne聃orKandphotocatalyticcleaning；Second，asadirectmeansofdegradation，suchasinengineeringapplicationsontheuseofultrasoundonalgaeinhibition；third，theuseofultrasoundandphotocatalyticsynergiesthatphotocatalytictreatmenteffectismoredeepened．Inthisthesis，therearelongandshortnickelfoamusingsurfaceloadasanetworkofnanometerTi02photocatalysisunitsandlow—frequencypowerof400W(28．40KHZ)ultrasound，inhomemadephotocatalyticreactor，tneuseofultravioletlightthree254nm／16WundertheexperimentalconditionSforthreetypicalirradiationcatalystdegradationofwaterpollutants，waterpollutantswhicharethreetypicaldyetosimulatedyeingwastewater；E·coli．tosimulatesewage；ScenedesmusobliquustOanalogeutrophicationofwater．①ultrasoundstudyexaminesthesynergisticeffectwithrespecttothephotocatalyticactivityofblack，redandactivedegradationofmethyleneblueandvellowactivityanditsinitialconcentrationandpHeffectsforsvnergies，②ultrasoundandsynergiesforphotocatalyticinactivationofE·colieffect，③ultrasonicinspectionforsynergieswithphotocatalytic ABSTRACTinactivationofScenedesmusobliquusfromturbidity,chlorophyllaconcentrationsandcellseveralaspects．Theresultsshowedthat：(1)Afterjoiningtheultrasound，asopposedtosimplyusingphotocatalytictreatment，thedegradationrateincreasedactivityoftheblack24％．ReactiveReddegradationrateincreasedby34％，thedegradationrateincreasedreactiveyellow36％degradationofmethylenebluewasincreasedby67％．(2)Forthethreeconcentrations(O．0029／ml，O．0049／mlandO．0069／m1)methyleneblue，thelowertheconcentration，thehigherthedegradationratesynergiesultrasoundandphotocatalyticmoreobvious．(3)asynergisticeffectofultrasoundandphotocatalyticinactivationrateforE．colithansimplyusingphotocatalytichigher89％．(4)synergisticeffectofultrasoundandphotocatalysisforScenedesmusobliquusinhibitionratethansimplyUusingphotocatalytichigher75％．(5)Basedonthedesignofawatertreatmentplantandphotocatalyticultrasonicsynergies．Keywords：Ultrasonic；Photocatalysis；Dyestuff；Escherichiacoli；Algae；Ti02¨ 广东工业大学硕士学位论文目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．II目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IVCoNTENTS⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．VⅡ第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。11．1研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2水体主要污染物介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21．3水污染常用治理方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．3．1膜分离技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．41．3．2活性炭技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41．3．3电化学技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51．3．4生物处理技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61．3．5高级氧化技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61．4技术联用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯71．4．1Ti02光催化技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．71．4．2超声波技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．81．4．3Ti02光催化技术与超声波技术联用的可行性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81．5研究目的及创新之处⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9第二章实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1O2．1实验仪器及设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．1．1实验仪器及设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．1．2实验试剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一112．2实验装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．3实验原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．152．3．1Ti02光催化技术处理污水原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯152．3．2影响光催化水处理技术的参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯162．3．3超声波技术处理污水原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17V 目录2．3．4超声波与光催化协同作用原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19第三章染料的降解研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯203．1实验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．203．2实验结果及讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．203．2．1实验用染料的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯203．2．2不同配制条件下活性黑的降解研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．2．3活性染料的降解对比研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯243．2．5初始浓度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯263．2．6酸碱度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．273-3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．29第四章细菌的灭活实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．314．1大肠杆菌灭活的机制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．314．1．I光催化灭菌机制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324．1．2超声波灭菌机制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．2大肠杆菌的灭活实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．334．2．1实验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．334．2．2实验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．364．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．38第五章藻类的去除实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。405．1藻类生长状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．405．2去除藻类的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯415．3去除藻类实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．425．3．1配制培养基⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯435．3．2藻类的接种与培养⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯445．3．3测量指标及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯445．3．4实验结果与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯465．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．49第六章反应器的研发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5l6．1反应器原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5l6．2反应器运行原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．52V 广东工业大学硕士学住论文6．3反应器结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．536．4反应器工作步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．56结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．57参：考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯59攻读学位期间成果展示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。67学位论文独创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。68致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．69 CONTllNTSCONTENTSSUMMARY⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IIICONTENTS⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．】VCONTENTS⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ⅧCHAPTERlINTRODUCTION⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I1．IBackground．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21．2Introducesthreemajorpollutantsinwaterbodies⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．31．3Waterpollutioncontrolmethods⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．3．1Menbraneseparationtechnology⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．3．2Activatedcarbon⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41．3．3Electrochemicaltechnology．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3．4Biologicaltreatment．．．．．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．．61．3．5Adbancedoxidationtechnology⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯⋯．⋯⋯．61．4Technologycombined⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．71．4．1Ti02photocatalysis⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．81．4．2Ultrasonic⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．81．4．3Ti02photocatalyticandultrasonic⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．81．5Purposeandinnovation⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··9CHAPTER2Experimental⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．1Experimentalandequipment⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．1．1Experimentalandequipment⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．1．2Reagents．⋯．．．．．．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．．．．．⋯．．⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯．⋯．．．122．2Experimentaldevice⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．122．3Principle⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．152．3．1Ti02photocatalytictechnologysewagetreatmentprinciple⋯⋯⋯．．．．．．⋯．⋯⋯．．．．152．3．2Parameter⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．162．3．3Theory⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯．。⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．．⋯。．⋯⋯．．。．．⋯⋯．．．．⋯．．⋯⋯⋯．．．．．18CHAPTER3Studyofthedegradationofthedye⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．20V 广东工业大学硕士宇位论叉3．1Experimentamethods⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯213．2Resultsanddiscussion⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．223．2．1Characterofthedye⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．2．2Degradationofreactiveblackunderdifferentpreparationconditions⋯⋯⋯⋯．．253．2．3Domparativestudyofthedetradationofreactivedyes⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯263．2．5E虢ctofconcentration⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．273．2．6EffectofPH⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯283．3Summary⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30CHAPTER4Experimentastudyofinactivatedbacteria⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．324．1InactivationmachanismofE．coli⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324．1．1Sterilizationmechanismofphotocatalytic⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．324．1．2Sterilizationmechanismofultrasonic⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．344．2Experiment⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354．2．1experimentmethods⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯364．2．2result⋯．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯37CHA_PTER5Experimentalstudyonremovalofalgae⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。415．1Growthconditionofalgae⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．475．2Presentreserch⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．485．3Experimental⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．485．3．1Thepreparationofthemedium⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．491；．3．2Inoculatedandcultured．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．495．：；．3Measurementindexandmethods．⋯．．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯495．3．4Resultanddiscuss．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50CHAPTER6Developmentandresearchofthereactor⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．526．1reserchofthereactor⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．536．1．1theoryofthereactor．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．536．1．2constructionofthereactor⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯53CoNCLUSIoN⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．56REFERENCES⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．58PUBLISHEDPAPERSDUARD呵GTHEDEGREE⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．60V¨I COh玎E卜丌SORIGINALCREATIoNANNoUNCEMENT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67AUTHoRIZEDSTATEMENToFDEGREET丑ESISCOPYRJGHT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．68ACKNoLEDGENMENTS⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．69 第一章绪论1．1研究背景第一章绪论弟一早殖比2014年3月13日上午举行的的第十二届全国人民代表大会第二次会议闭幕中，国务院总理李克强在回答记者提问时提出污染已经成为重大民生问题，这充分说明污染问题已经影响到我国的国计民生，解决污染问题刻不容缓。水是世界上最重要的自然资源，它不仅维系着人类的生命，而且与人类社会的各个方面息息相关，比如经济、能源、农业、工业和公共卫生等【1]。随着人类社会的高速发展，人类对水资源的需求急剧增加，但是由于水资源短缺、浪费严重以及水体污染等等问题，造成了全球范围内的水资源问题不容小视【2，31，特别是各种水污染问题，一直危害着人类社会的健康发展。水体污染的主要来源可以归类为工业废水、市政污水和农业排放。中国快速的工业增长和城市的扩张，以及传统农业的改变，大大增加了污染物排放，从而引起了大范围内的水体污染。由人为污染物排放导致的的水质恶化使水资源短缺进一步加剧，同样的，污水也只有很少或者根本就没有进行有益的使用。在过去的几十年里，中国的地表水和地下水已经广泛的被工业和城市污水、家庭家里和农业活动污染了。根据最近的国家水质调查，只有64．2％的河流水、58．8％的主要湖水、81．1％的主要水库和23．2％的地下水井可以满足引用水源的质量标准。同时，严重的污染导致17．2％的河流水、24．7％的湖水和4．5％的水库几乎无法使用。普遍的污染还破坏了一些与水有关的工作和投资，比如水的调度和取用，污染严重的水再也不能满足这些计划的实现了。另外，由于工业制造过程中所产生的污染问题严重的影响了人们的生活品质【1】。因此，随着人们的环境保护意识不断增强，我们迫切需要提出一种低成本高效率的水污染的治理方法。在过去的几十年里，很多的技术被应用于解决水污染(如反渗透法、蒸馏法、活性炭过滤法、化学氧化法等等)【4卅。近年来，一些新的技术也得到了应用，如电化学法【7．101、生物法111,121、人工湿地【13】等。虽然这些技术非常的实用及高效，但是也非常的耗能，并且会产生大量的废液，因此20世纪80年代发展起来的高 广东工业大学硕士学位论文级氧化技术作为可以克服这些具有局限性的水处理技术而得以越来越广泛的应用114,15]。高级氧化技术主要分为Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超声氧化法、湿式氧化法和超临界水氧化法等【161，其中光催化氧化法和超声氧化法作为新型环境友好技术，均具有反应条件温和、效率高、使用范围广、无二次污染等优点。电极电势可以判断氧化还原反应能否发生以及进行的程度【17】，从氧化还原理论可以知道，作为氧化剂的氧化态物质，其电极电势的代数值越大氧化性越强‘18】。根据表1．1不同氧化剂的电极电势对比可知羟基自由基的氧化电势仅次于氟。光催化氧化法在催化剂表面产生了羟基自由基，能够与很多物质发生氧化还原反应，从而对污水中的一些物质起到很好的去除效果。单独超声氧化技术成本较高，但是当与其他技术连用时，可以起到很好的强化作用。如与Fecton[19,201、H202【211或031221的联合氧化技术等。表1．1不同氧化剂的电极电势对比㈣Fig．1·1ElectrodepotentialofDifferentoxidant氧化剂电极电势(V)氟羟基自由基臭氧过氧化氢高锰酸钾二氧化碳氯哥“因此本文将超声氧化技术和光催化氧化法这两种高级氧化技术结合起来，从而探索其对水污染的处理效果。1．2水体主要污染物介绍水环境中的污染物，总体上可划分为无机污染物和有机污染物两大类，主要污染物可见表1．20．8187542勰¨m"¨ 第一章绪论表1-2主要污染物介绍[24-26】Fig．1-2Presentationofthemainpollutants1．3水污染常用治理方法传统的水处理方法按照其作用的原理可以分为：物理法、化学法、物化法和生物法，这些方法又可以进一步细分，这些传统的水处理方法在工业废水的处理 广东工业大学硕士学位论文应用中发挥了很大的作用，但是无论哪种方法都不同程度的存在着一些不足之处。目前，一些先进的水处理技术层出不穷，如活性炭过滤技术、高级氧化技术、超声技术、电化学技术、反渗透技术、生物技术等等。下面就一些水处理技术进行展开论述。1．3．1膜分离技术膜分离技术在当今工业社会的各个领域都得到了应用，在水处理方面，膜分离技术比较常见的是应用于净化电厂的锅炉水、处理印染废水、饮用水的制备、海水淡化等等。膜分离技术中的膜材料具有使部分物质不能通过的特性，从而对混合物中的各个组成部分进行选择性的渗透作用，通过外界能量或者化学位差来推动这个过程进行，最后达到分离、分级、提纯和富集的目的[27-32】。目前使用的薄膜大部分是固相膜【331，按照膜孔径的大小具体分为微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜等。其中微滤膜的孔径为0．1～20．Opm，可以通过盐类等大分子物质，是最新的过滤技术；超滤膜的孔径为0．0015～0．02pm，主要用于去除水中的胶体、蛋白质等大分子物质，这是一种可以替代活性炭过滤法的新型过滤技术；反渗透膜由于在日常生活中可以制造饮用纯水，因此得到了广泛的应用，其孔径仅有0．0001lJm，只能通过水分子，可以过滤掉病毒、细菌以及钠离子、钾离子、钙离子等离子【34】。与传统的水处理技术相比，膜分离技术能耗低、适用范围广、出水较为稳定和优质、污泥排放较少、可以去除难降解的有机物、占地面积小、易于维修135,361，但是膜工艺相对成本较高，而且膜有一定寿命，运行成本也相对较高。1．3．2活性炭技术在世界水处理中，活性炭作为一种最受欢迎的吸附剂而有着广泛的使用。木炭是现代活性炭的前身，是已知最古老的应用于水净化的吸附剂。木炭的特定吸附性能是在1773年被Scheele首次发现的，随后在1786年的在做气体脱色处理实验中，他首次提供了木炭在液相中吸附能力的系统解释。在接下来的几年里，自1789至1790期间，Lowitz使用木炭去除水中的味道和气味。活性炭由各种碳质丰富的材料制成，如木头、煤、椰子壳等等，其凭借高表d 第一章绪论面积、大孔隙度、发达的内部孔隙结构以及款频谱的表面官能团而成为一个多用途的材料，并且广泛的应用于很多领域，但主要是应用与环境领域。目前，活性炭作为高效的吸附剂针对不同类型的污染物均有明显效果，有研究表明，活性炭在去除有机化合物方面要明显优于去除金属离子和其他无机污染物。因此有很多学者在研究使用不同的化学或其他适当的处理方法来增强碳表面的潜能【37"381。活性炭作为一种高级的水处理步骤在很多领域进行了测试，其可以将水中的化学成分完全的吸附在表面。颗粒活性炭的优点包括应用简单和可再生性能，但是，污水处理厂废水里的有机物可能会完全的降低颗粒活性炭的效率，另外，粉末活性炭还可以应用于第三级水处理步骤或者是直接应用于污水处理厂的生物处理阶段。相对于颗粒活性炭，聚合氯化铝具有更小的粒径，因此聚合氯化铝在吸附动力学上会更为优越，从而更为高划39】。1．3．3电化学技术在物理化学方法中，水的电化学技术消毒处理技术被认为是一种很有前途的加氯消毒的替代方法。电化学消毒技术可以为饮用水和废水提供一个稳定、成本低廉和环境友好的消毒方法[40,41]。电化学消毒的有效性依赖于细胞结构、电极材料、溶液成分、微生物含量、传质条件和电流密度／电极电位【421。近期，掺硼金刚石电极的使用己被证实是非常有效的电化学消毒方法【43】。电化学技术的优点之一是可以避免危险化学品的运输和储存⋯J。使用不同电极材料的电化学技术已经被证明是一种有效和可行的处理各种废水的替代技术。作为产水的电化学处理方法，Ma和Wang利用金属／石墨／铁电极在电解六分钟后得到COD和悬浮物的去除率分别是90％和99％。一般来说，电化学过程用来处理含盐废水的主要限制条件包括电极材料的低抗腐蚀性，以及电解过程中产生的有机氯化合物[44-47】。虽然电化学技术已经应用广泛，但是有时其处于法律的灰色地带，例如饮用水的处理。电化学系统的高投资成本和高电池电压以及水经过处理之后相对较低导电性都能成为这个技术应用于实践的阻碍【481。 广东工业大学硕士学位论文1．3．4生物处理技术生物处理技术采用微生物代谢作用，这种方法非常可靠、经济和安全，但是对于去除水中悬浮物固体需要低强光照射以取得更好的运行H9。51】。不同类型的污水含有不同的污染物，因此使用生物技术来处理的效果也不尽相同，根据表1．3中所列出的污水及其典型特征中可以有进一步的了解。表1．3污水及其典型特征吲Fig．1-3Wastewateranditstypicalcharacteristic1．3．5高级氧化技术许多工业废水中有机污染物的排放是有着严格监管和具体指导方针的。例如，酚类物质在浓度为24000g／m3的橄榄制造厂废水中的量，比美国每月平均允许排放量要高1600000倍，由于酚类物质的抑制特性，这些工业污染物的处理是非常具有挑战性的，这种非常高的去除性能需要满足工业废水特有的高变化性。除了这些挑战，行业面临同时减少污染排放、用水和能源消耗所产生的越来越多的压力。相当多的研究成果因此被要求制定有效、资源节约型和可负担成本的水处理技术，特别是在针对有害污染物的解毒方面。有前途的选择包括高级氧化过程，高级氧化技术可以通过生成自由基来氧化大部分有机化合物[53,541。6 第一章绪论最新的水去污过程涉及到反生物有机化合物(BRoC)的氧化，这些方法依赖于高活性化学物质的形成，从而将更多顽固的微粒降解为生物课降解的化合物，这个技术就叫做高级氧化技术(AOTS)。1．4技术联用空化现象首次确认和报道是在1895年。而自从1990年以来，一些研究致力于用超声波来去除水中的有害异物。超声波技术作为一种革新的技术被应用于去除污染的水处理中。这种技术也被视为高级氧化法。这种技术的应用导致了很多复杂的有机化合物在空化作用中被分解为一些物理化合物与化学化合物的较简单的混合物。有机废水的超生降解是近年来研究比较活跃的高级氧化技术，它同光催化降解一样为自由基历程，同时，超声波的振动和微射流作用(速度超过lOOm／s)可以改善固体光催化剂与液体界面之间的传质效果，因此，二者耦合能否会产生协同效应是值得研究的。1．4．1Ti02光催化技术表1．4中列出了光催化技术与现有的水处理方法比较所具有的优势和劣势。表1．4光催化技术的优缺点和现有的水处理方法比较Fig．1-4Compareofrelativemeritsofphotocatalysistechnologyandtheexistingmethodofwatertreatment 广东工业大学硕士学位论文1．4．2超声波技术当今在水处理方面的超声波技术应用大多数在辅助应用。例如采用膜技术处理市政废水时采用超声波来减轻膜污染，以代替传统的化学清洗【55】；采用酶技术处理高脂肪乳制品废水时，用超声波对废水进行预处理与传统的处理方式相比，反应时间大幅度降低(24d",时40分钟)156]。超声波作为一种高级氧化技术与其他技术相联用的研究也很普遍，例如H202、臭氧、光催化和芬顿技术等【571，这已经是一项很有前途的技术，而且在工程上也有着实际的应用‘581。另外，研究表明，超声波也可以对污水中的污染物进行直接降解【591。比如利用超声波除藻己经得到了广泛的工程应用。1．4．3Ti02光催化技术与超声波技术联用的可行性光催化技术在纺织／印染废水的处理中，由于其氧化能力强、无毒、低成本而成为一种很有前途的废水处理技术，然而纺织／印染废水是半透明或不透明的，其光的穿透能力低，从而影响光催化效果，从而寻求超声波与光催化进行耦合以解8 第一章绪论决这个问题。超声波的穿透能力很强，在不透明的污水介质中，其穿透深度可达15．20cm。ShaoFengXiong等人通过双频(20／40kHz)超声波辅助光催化对亚甲基蓝废水进行降解的实验对超声波与光催化的协同效应和动力学进行研究。研究通过改变影响因素(如辐照时间、超声波振子的排列和超声波的功率密度)对于超声波与光催化的协同效应进行了一系列的评估，结果表明协同过程可能增力nTi02的电子跃迁能，导致亚甲基蓝分子的脱甲基作用或其他不熟悉的反应，从而使亚甲基蓝溶液的降解效果大幅度提升【60]。1．5研究目的及创新之处本课题得到了国家国际合作专项(2011DFB91560)和广东省科技计划项目(20118050200004)的支持。Ti02光催化技术作为一种新型的高级氧化水处理技术展现了良好的前景，其具有化学稳定性好、光催化活性高、无毒、低成本等特点。但是单纯使用Ti02光催化技术在某些污染物的处理方面效果并不理想，因此为了发挥Ti02光催化技术的处理效果，现阶段的一些研究采用其他高级氧化技术与Ti02光催化技术进行配合使用，实践证明两者的协同作用比单独使用Ti02光催化技术更为高效。在此基础上，本论文使用超声波与Ti02光催化技术相结合以研究两者的协同效应，并通过自制的超声波与光催化协同效应实验研究平台，在此实验平台的技术上采用一系列的测试手段，对超声波与光催化协同效应的影响因素进行评估，并研究了两者的协同效应对于污水中三种典型污染物的去除效果，这三种典型污染物分别用于模拟三种常见污水源，因此本研究具有重要的实际意义。9 广东工业大学硕士学位论文2．1实验仪器及设备2．1．1实验仪器及设备第二章实验研究帚一早头驱研艽实验用仪器设备见表2．1。表2．1实验用仪器设备Tab．2·1Instrumentandequipmentoftheexperiment10 第二章实验研究2．1．2实验试剂实验用试剂见表2．2。表2．2实验用试剂Tab．2—2Reagentoftheexperiment11 广东工业大学硕士学位论文2．2实验装置实验装置由容器、超声波组件、光催化单元三个部分组成。容器由箱体和箱盖组成：超声波组件分为超声波振板与发生器，其中超声波振板放置于容器箱体的底部，由高频电缆与发生器相连接；光催化单元由紫外线灯与光催化网组成。图2．1与图2-2分别为容器的箱体与箱盖图。箱体为320x220x440mm的长方体，底部两侧开孔，连接阀门。箱体采用不锈钢制成，不锈钢表面可以反射紫外线光和超声波。箱盖采用两片式结构，其中一片可以打开，方便取样与观察，箱盖的中间开有三个孔，用于放置紫外线灯。将光催化网卷成圆筒状，套住紫外线灯，然后用可拆的方式于箱盖上。箱盖的一个角采用内圆弧切割，方便高频电缆的走线。箱盖和箱体的实物图如图2．3所示。这种可拆式设计便于针对单一部件或者组合部件进行水处理实验。实验装置图如图2．4所示。紫外线灯采用PHILIPS公司生产的G6T5，功率为16W，波长为254nm。紫外线灯的电子镇流器型号为：RWII．350．2115，适用紫外线功率15．30W，适用紫外线电流0．30．0．35A。超声波由佳姆信超声设备公司提供，型号KP．1008T，功率400W，频率28KHZ，振板尺寸285×】50x100mm。 第二章实验研究图2-1箱体CAD图Fig．2-1CADfigureoftheTank￡术《求¨l{最J缝扎处’．并l^卜j．把r1J；J婆』图2-2箱盖CAD图Fig．2—2CADfigureofthetankcover 广东工业大学硕士学位论文图2-3箱盖和箱体实物图Fig．2—3Tankcoverandtank14 第二章实验研究2．3实验原理2—4反应器装置图Fig．2—4Reactor2．3．1Ti02光催化技术处理污水原理最有效的高级氧化技术是那些可以产生·OH自由基的技术。这些自由基具有比其他常规氧化剂更高的氧化性，这种方法都是基于水中臭氧或过氧化氢的光解作用。这些反应产生羟基自由基。但是，·OH自由基可以由水中半导体受到光照生成，这就是光催化作用。光催化作用的基本过程包括从Ti02半导体的价带(Ⅶ)向导带(CB)放出电子并在价带中生成“h+”空穴。这是由于Ti02受到了与带隙相等或者比其大的能量的紫外辐射(>3．2eV)-TiOz+hv_÷e二+hv+b在半导体表面形成了极具活性的自由基并且／或者在污染物上发生直接的氧化作用之后?】5 广东工业大学硕士学位论文(九