论文部分内容阅读
近年来,水污染越来越严重,已经开始严重威胁人类的生存环境。目前处理污水的方法有很多,如生物处理法,化学法,以及备受研究者喜欢的光催化和膜分离的方法。光催化技术是一种新颖的方法,光催化剂靠吸取自然界中的太阳光,激发产生电子和空穴等活性物种,进而降解水中的污染物。但由于水中污染物的浓度较低,光催化在降解过程中浓度会越来越低,因此光催化降解速率会减慢,不能将污染物彻底去除,仍然存在着污染问题。膜分离技术作为一种新兴的高效分离技术,已经被广泛应用于化工、环保、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药、生物工程、能源工程等领域。此外,膜分离技术处理污水又可分为多种,如压力驱动型中微滤,纳滤,超滤。膜分离技术在处理污水时有比较好的分离效果,但是此项技术是单纯的物理分离的过程,分离出来的有机污染物仍然存在于水中无法根本去除,而且膜容易污染。目前将光催化与膜分离联合起来用于水处理的研究现状是(1)主要集中于粉体催化剂的研究,存在分离及重复利用的困难,(2)对于染料废水存在光屏蔽效应,(3)在处理废水的过程中,容易造成膜污染。针对以上问题,本论文主要开展以下工作:(1)旋转型光催化-膜分离反应器的设计及其协同作用的研究设计了旋转型光催化-膜分离反应器,并通过抽滤的方法制备了Ag@BiOBr-GO/Ag@BiOBr光催化-膜分离薄膜体系。此旋转型光催化-膜分离反应器分为两个部分,一部分为负载Ag@BiOBr催化剂薄膜的旋转盘,另一部分主要部件为真空抽滤装置,通过抽负压达到膜分离的效果。两部分联合在一起,光催化降解污染物的同时可以解决膜污染问题,膜发挥着分离作用的同时可以浓缩污染物促进光催化降解效果,将光催化和膜分离实现同步进行。(2)光催化-吸附-膜分离协同反应体系去除水中有机污染物的研究制备了Ag@BiOBr/AC/GO光催化-吸附-膜分离复合薄膜体系,该复合薄膜体系中三者各自发挥不同的作用。Ag@BiOBr光催化剂的作用主要是降解污染物;活性炭(AC)由于其比较大的比表面积,可以很好吸附污染物;氧化石墨烯(GO)的作用一方面是制备膜的重要组成,另一方面通过调节GO含量来改变膜的水通量和对RhB的截留作用。与单独的处理过程相比,光催化可以促进分离膜保持截留率,促进吸附作用的持续进行;膜分离可以有效浓缩有机污染物,提高光催化降解效率,同时可以促进吸附作用;吸附作用可以使膜保持高截留率。所以该复合膜所构成的协同体系可以有效浓缩污染物,加快反应速率,避免膜污染,提高污染物的截留率,且催化剂易于回收。针对复合薄膜体系中三者的有效协同作用的研究为今后的潜在应用提供了理论依据。(3)rGO-TiO2光催化薄膜在水油界面去除油性污染物的研究制备了可处于水油界面的光催化薄膜,该体系采用还原氧化石墨烯(rGO)和TiO2制备成亲油疏水膜,该膜与水中微量油性有机污染物接触时,可以迅速将微量油和水分开并停滞于水油界面上,使光催化剂充分接触油性污染物并将其降解。