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1、TiO2膜光催化水处理设备的研制和应用第27卷第4期2007年8月膜科学与技术Ml卜=M【HRANESCIENCEANDTECHN0LOGYV01.27No.4Aug.2007文章编号:1007—8924(2007)04—0060—06TiO2膜光催化水处理设备的研制和应用史载锋,任学昌,孔令仁(南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京210093)摘要:以大流量处理微污染水为目的,采用溶胶一凝胶法在炻器管内壁负载纳米Ti膜,以150W低压汞灯为主要光源置于管内组成光催化反应膜管,由多根膜管组成的光催化水处理设备的总膜面积为6.13m2,总反应容积为105.38
2、L,低压汞灯总功率为2100W.当处理量为0.5t/h时,某印染废水,制药废水和南京秦淮河水的CODc值分别由初始的104mg/L,63mg/L,24mg/I降低为37mg/I,19mg/L,12mg/L,去除率分别为64.4%,70%,50%.降低处理量可提高CODer去除率,但能耗增加.南京秦淮河水样含细菌总数4.1×100个/L,大肠茵群数1.7×10个/L,经光催化设备处理后,灭菌率为100%,日光照射10h无细菌复活.采用ltool/L的H,SO4溶液浸泡24h,污染的,ri膜光催化降解能力可以恢复到初始的95%.关键词:二氧化钛膜;光催化;水处理设备中图分类号:X7
3、03.1文献标识码:A随着rri(),光催化剂负载技术研究的深入,在金属,玻璃和陶瓷等载体表面负载Ti(),取得了成功,并开发了相应的反应器¨'2』.已报道的反应器大多为实验室规模,处理量小,有的反应器设计复杂,难以在实际中应用_3j.研究表明,很多废水含大量悬浮物或透光度小,不宜在初始阶段单独采用光催化法处理,利用光催化方法降解高浓度有机废水速率低,能耗较高,成本高于传统的物理,化学和生物处理方法,其优势在于对高毒,低浓度难降解有机废水的深度处理,有机物可以被较彻底地降解.本文采用溶胶T凝胶法,在炻器管内壁负载rri(),催化剂膜,制备炻器光催化膜反应管.炻器是介于陶器和瓷器
4、之间的一种致密陶瓷,具有机械强度高,热稳定性好,成本低等优点.管内采用主波长为254nm的150W低压汞灯为主光源,以期降低废水处理的能耗【I2J.集光,电控制为一体,研制机电一体化的中型光催化废水处理设备,并用于微污染工业废水及天然河水的光催化氧化降解有机物和灭菌处理.1实验部分1.1药品和仪器钛酸丁酯,化学纯,上海金山区兴塔美兴化工厂;正丁醇,分析纯,上海试剂一厂;冰醋酸,分析纯,中国医药集团上海化学试剂公司;苯酚,分析纯,天津化学试剂厂;亚甲基蓝(MH),分析纯,上海试剂一厂;印染废水,制药废水和南京秦淮河水样,南京海能科技开发有限公司采集.扫描电子显微分析仪(SEM),
5、LEOl530VP;722光栅分光光度计,上海第三分析仪器厂;RX28—13智能型箱式电阻炉,合肥日新高温技术有限公司;炻器管,内径8cm,长40cm,南京胥江机电厂;石英管,外径3cm,长160cm;150W低压汞灯,1000W中压汞灯,由广东雪莱特光电科技股份有限公司提供;设备控制系统由南京海能科技开发有限公司设计并安装.收稿日期:2005—11—28;修改稿收到日期:2006—0l27基金项目:国家863计划项目(2002AA601250);高等学校博士学科点专项科研基金(20020284044)作者简介:史载锋(1969一),男,江苏省人,南京大学在站博士后,副教授.第
6、4期史载锋等:Ti(膜光催化水处理设备的研制和应用6l?1.2设备与应用1.2.1膜管的制备采用钛酸丁酯,冰醋酸,正丁醇,水,按摩尔比1:8:10:3制备溶胶.将清洗,干燥好的炻器管直立,封底,加入溶胶,使溶胶浸没管内壁,静置5min,以5cm/min的下降速度放出溶胶,晾干后在500℃下恒温焙烧1h.冷却后,重复上述过程4次.将4根已负载催化剂的炻器管连接,用PVC套管固定,轴心位置放置石英套管,套管内再放置150w低压汞灯.管两端采用不锈钢法兰密封,上端法兰配置温度测定和紫外感应装置.组成的光催化反应膜管如图1所示.用于1000W中压汞灯的膜管长度为50cm.石英管密封部件
7、图1光催化反应膜管不意图Fig.1Diagrmnofthephotocatalyticmembranetube1.2.2设备组装和污水处理膜管采用立式安装,防止沉积物对膜的污染,避免流动死区.将16根低压汞灯膜管和4根中压汞灯膜管分为4组,组内串联,组问并联,污水先流经每组的1000W中压汞灯.利用射流器为给水槽内废水增氧,以回流的方法确保膜反应管内的流态为湍流,强化传质效果.图2为设备实物照片.设备的总膜面积为6.13m2,总反应容积为105.38L,总重约0.6t.进行废水处理时,先开启
