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《中国地质大学(北京)》 2011年
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光催化氧化联合工艺处理不同污染物的研究

张峰  
【摘要】:光催化技术因其鲜明的特点被认为是最具发展潜力的水处理技术之一。现阶段,制约光催化实际应用的瓶颈问题未得到根本性解决,针对目标水体特性选择光催化与其它工艺组成联合工艺,通过两者优势互补获得更好处理效果,则更具实际意义。本文针对光催化技术处理难降解有机废水、印染废水以及硝酸盐污染地下水时存在的缺陷,分别组建联合工艺,进行了光电联合催化处理苯酚废水、电化学-光催化组合工艺处理酸性橙Ⅱ废水以及生物慢滤-光催化组合技术处理硝酸盐微污染地下水的研究。主要结论如下: (1)采用光电联合催化工艺处理苯酚废水,在发挥光催化、电化学各自降解功效的同时产生了协同作用,溶液中氯离子的存在可以显著地提高协同增强的效应。在光催化和电化学工艺间的交互影响下氧化物质产率的提高是联合体系中协同增强作用出现的原因。光电联合工艺可明显缩短苯酚降解以及矿化的时间,提升单位电耗的矿化效率。在电流密度30mA/cm2、NaCl投加量0.3g/L、pH为6左右的反应条件下,初始浓度50mg/L苯酚在2.5小时内被完全去除,降解6小时后,TOC去除率达到75%; (2)采用电化学-光催化组合工艺处理酸性橙Ⅱ废水,电化学氧化前处理使溶液迅速褪色的同时也使大分子有机物发生了分解,有效的提高了后续光催化氧化工艺的TOC降解速率;而后续的光催化氧化工艺可无选择的氧化有机物,避免降解过程中出现中间产物的累积。3L初始浓度50mg/L的酸性橙Ⅱ溶液经1h电解加上6h光催化氧化降解,TOC的去除率达到了81%,矿化所需时间大大缩短。组合工艺完成50%矿化率时的耗电量仅是电化学工艺完成相同矿化率耗电量的71%; (3)采用生物慢滤-光催化组合工艺处理硝酸盐氮微污染地下水,组合工艺中前置的生物慢滤工艺可有效地脱除水中的硝酸盐,后置的光催化氧化工艺则对慢滤出水中残余的有机物、氨氮以及细菌总数起到削减作用。当原水硝氮含量在27.8-43.7mg/L,滤速0.35m/h,以碳氮比2:1外加碳源时,组合工艺出水硝氮含量低于《生活饮用水卫生标准》中的规定,经过后续光催化处理后CODMn和细菌总数也达到饮用水的要求。
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