微波強化異相催化降解水中孔雀石綠的反應器設計與實驗研究.pdf

1、近年來，微波能用于水污染治理而形成的相關(guān)技術(shù)普遍具有高效、快速、無二次污染的優(yōu)點，從而得到了廣泛和深入的研究，但受限于微波系統(tǒng)設計的獨特性與復雜性，對微波與催化反應器的配合和優(yōu)化，以及微波適用性催化劑選取等方面還存在較大研究空間。本論文采用孔雀石綠作為模型有機物，使用微波異相催化降解方法，研究并設計了兩類微波反應器，制備了多種微波適用性催化劑，研究了不同水環(huán)境狀況下孔雀石綠降解率的變化，旨在尋找合理且高效的微波與催化反應器配合方式，為工

2、程技術(shù)應用提供可行方案。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，設計了一種微波異相固定滴流床反應器，并合成了碳化硅泡沫陶瓷負載鐵酸鈷的催化劑作為該反應器的固定床填料層。在該平臺上，研究了不同反應條件下孔雀石綠的降解速率和效率的變化規(guī)律，并分析了其主要降解反應產(chǎn)物。研究發(fā)現(xiàn)在微波功率P=900W，初始流速為10ml/min，pH=8.5時孔雀石綠的降解率最高，降解率為95.01％;并且孔雀石綠在經(jīng)過微波催化氧化過程后大部分被完全礦化為水和二氧

3、化碳，無二次污染。
　　其次，為了提高反應過程中的能量利用效率，使用新型的吸波材料碳納米管負載鐵酸鈷為催化劑，對水中的孔雀石綠采取先吸附后微波處理的實驗方法，從而將微波固定滴流床反應器中的一段三相反應過程，解耦為兩段兩相反應過程的吸附段和降解段。研究了碳納米管負載鐵酸鈷為催化劑對水中孔雀石綠的吸附特性，并且研究了不同功率以及不同反應時間下對孔雀石綠降解率的影響，以及該催化劑的熱穩(wěn)定性以及吸附降解機理。實驗表明采用該反應器并配合催化

4、劑，能夠?qū)崿F(xiàn)孔雀石綠96.68％的降解效率，并且催化劑在循環(huán)使用5次之后，對水中孔雀石綠的去除率依然達到了89.68％。
　　最后，基于以上兩段兩相反應過程，開發(fā)并制造了一種小型微波旋轉(zhuǎn)式反應器，催化劑選用了比較廉價但微波性能良好的活性炭，分析了微波旋轉(zhuǎn)式反應釜的設計以及工作原理，研究了其對水中孔雀石綠的降解效果。研究發(fā)現(xiàn)采用該小型裝置對水中的孔雀石綠的吸附效率達到了98.24％，降解率為81.57％，在旋轉(zhuǎn)6次之后的活性炭吸附率