濕式催化氧化-光催化深度處理載人航天器冷凝水的研究.pdf

1、載人航天器中，水是最大的生保消費(fèi)品，而航天器中儲(chǔ)水系統(tǒng)體積有限，若通過(guò)天地間往返運(yùn)輸補(bǔ)給，成本是難以接受的。對(duì)航天器中的冷凝水進(jìn)行深度處理與回用，是解決航天員飲用水供給的重要途徑。本文提出了濕式催化氧化光催化組合工藝深度處理冷凝水的技術(shù)方案。
　　濕式催化單元采用無(wú)泡膜供氧催化氧化反應(yīng)器，以Pt/AC為催化劑，氧氣作為氧化劑以無(wú)泡的形式透過(guò)微孔膜進(jìn)入催化反應(yīng)區(qū)，參與催化反應(yīng)，催化降解冷凝水中的有機(jī)污染物。反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中無(wú)氣泡產(chǎn)生

2、，因此避免了微重力下的氣液分離問(wèn)題。采用乙二醇還原法制備Pt/AC催化劑；通過(guò)對(duì)幾種試驗(yàn)?zāi)す┭跣阅芗坝绊懸蛩氐姆治?，最終采用聚四氟乙烯板式膜(0.45μm)作為反應(yīng)器的供氧膜材料，工作壓力低于泡點(diǎn)壓力。
　　以NH4F+甘油+水體系為電解液，采用陽(yáng)極氧化法在鈦表面制備了具有管狀表面結(jié)構(gòu)的TiO2納米管，作為光催化單元的光催化劑?？疾炝酥苽潆妷?、電流密度、電解液組成及退火溫度對(duì)催化劑表面形貌及催化性能的影響。結(jié)果表明：電解液中H2O

3、的含量對(duì)TiO2的表面形貌影響較大，水含量較低時(shí)，納米管結(jié)構(gòu)完整，排列整齊；在1wt％NH4F+67%甘油+33%水電解液體系中，電壓10~40V范圍內(nèi)，可形成規(guī)則納米管結(jié)構(gòu)；退火溫度主要影響TiO2納米管的晶型。光催化降解羅丹明B，反應(yīng)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)，1wt%NH4F+67%甘油+33%水電解液體系(120min，30V，100mA·cm-2)中制備500℃熱處理2h的TiO2納米管光催化活性最高，在11W低壓汞燈照射下，羅丹明B(5

4、mg/L)反應(yīng)速率常數(shù)為0.0132min-1。以AgNO3為原料對(duì)TiO2進(jìn)行光化學(xué)載銀，當(dāng)AgNO3濃度1g/L時(shí)，Ag-TiO2催化降解羅丹明B速率常數(shù)0.0141min-1。
　　建立了濕式催化氧化光催化組合工藝?yán)淠幚眢w系，該系統(tǒng)日處理水量7.5L，進(jìn)水流量約5mL·min-1，催化氧化單元供氧壓力2kPa，水停留時(shí)間8.3min，光催化單元水停留時(shí)間100min，廢水中有機(jī)污染物的去除率近100%，光催化單元同時(shí)具有