光催化反應(yīng)器處理循環(huán)冷卻水技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái),水資源的短缺與污染,嚴(yán)重制約著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,給全國(guó)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,合理開(kāi)發(fā)、利用水資源已成為一個(gè)重要的課題。在各種用途的用水中,工業(yè)用水占據(jù)了很大的比例,其中,循環(huán)冷卻水用水量又占工業(yè)用水的60％-70％以上。而冷卻水在不斷循環(huán)使用過(guò)程中,出現(xiàn)的沉積物的積累、設(shè)備的腐蝕以及微生物的大量滋生等問(wèn)題,不但造成循環(huán)冷卻水的使用效率低下,導(dǎo)致設(shè)備非計(jì)劃的檢修增加,而且嚴(yán)重制約著冷卻水的

2、循環(huán)再利用,造成巨大的人力、財(cái)力以及水資源的浪費(fèi)。因此,對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水中各種微生物、有機(jī)物進(jìn)行處理,改善循環(huán)冷卻水水質(zhì),提高循環(huán)冷卻水的使用效率,具有重大的意義。
　　 本文采用自主研發(fā)了基于光催化原理的新型水處理裝置,開(kāi)展對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水中菌類進(jìn)行滅活、殺滅冷卻水中的藻類,降解冷卻水中有機(jī)污染物等方面研究,達(dá)到對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行凈化目的。同時(shí),在光催化反應(yīng)器實(shí)際工程應(yīng)用基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)外光催化發(fā)展的最新研究發(fā)展,對(duì)光催化反應(yīng)器

3、應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行研究,從而改善光催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu),優(yōu)化光催化水處理工藝。本論文得出了多項(xiàng)有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。
　　 1.采用光催化原理對(duì)冷卻水中的自然菌進(jìn)行滅活研究。結(jié)果表明隨著光催化反應(yīng)器中配置組合的不同,對(duì)自然菌的滅活效果有著顯著的差異。當(dāng)配置組合為鎳網(wǎng)/TiO2/UV時(shí),對(duì)自然菌滅活效果最佳,在2h反應(yīng)時(shí)間內(nèi),冷卻水水樣中的自然菌滅活率能達(dá)到99％。對(duì)取自不同冷卻塔的冷卻水水樣中的自然菌進(jìn)行滅活,在2h反應(yīng)時(shí)間內(nèi),

4、對(duì)自然菌滅活率最低也能達(dá)到93％。
　　 2.以大腸桿菌為滅活對(duì)象,考察了光催化反應(yīng)器對(duì)冷卻水中單一菌類的滅活效果。光催化反應(yīng)器對(duì)大腸桿菌滅活率隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。菌液濃度對(duì)光催化滅活大腸桿菌有著明顯的影響,隨著菌液濃度的增加,光催化對(duì)大腸桿菌的滅活率呈現(xiàn)升的趨勢(shì)。在三維鎳網(wǎng)/TiO2/UV組合配置下,3 h內(nèi)對(duì)大腸桿菌的滅活率達(dá)到98.6％,優(yōu)于三維鎳網(wǎng)/UV、UV配置組合下的86.2％,77.3％的滅活率。
　　

5、 3.實(shí)驗(yàn)表明光催化反應(yīng)器對(duì)小球藻具有良好的殺滅效果。隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至充分的時(shí)間,光催化反應(yīng)器基本能將小球藻滅活。反應(yīng)10 h后,小球藻溶液中葉綠素含量從98.2 mg/m3降至2.2 mg/m3,溶液呈現(xiàn)無(wú)色透明狀態(tài)。溶液pH對(duì)光催化反應(yīng)殺滅藻類具有很重要的影響,當(dāng)pH=6.5時(shí)滅藻率最低。在UV/TiO2/鎳網(wǎng)組合下,其殺滅效果明顯優(yōu)于在汞燈,熒光燈組合下,對(duì)小球藻的殺滅效果。
　　 4.為了對(duì)實(shí)現(xiàn)印染廢水在循環(huán)冷卻水中

6、的回用,研究了光催化反應(yīng)器對(duì)含有活性染料的溶液的脫色效果。采用活性紅3BS與活性黑GR作為脫色研究對(duì)象,當(dāng)反應(yīng)器配置為UV/TiO2/三維鎳網(wǎng)時(shí),對(duì)活性紅與活性黑溶液的脫色效果最佳。處理390min后,活性紅溶液的脫色率可以達(dá)到98.6％,而在240min反應(yīng)時(shí)間內(nèi),活性黑溶液脫色率可以達(dá)到94.76％。隨著活性染料溶液初始質(zhì)量濃度升高,在相同時(shí)間內(nèi)其脫色率呈下降趨勢(shì)。在240 min反應(yīng)時(shí)間內(nèi),活性黑脫色率從初始濃度為20mg/L,時(shí)

7、的98.35％降到80mg/L時(shí)的55.09％。而在390 min反應(yīng)時(shí)間內(nèi),活性紅染料溶液脫色率從從初始濃度為20mg/L時(shí)96.4％降到80mg/L時(shí)50.1％?；钚院谌玖先芤撼仕嵝詴r(shí)(pH=5),降解效果最為明顯,脫色率可高達(dá)94.2％。而活性紅溶液為中性(pH=7)時(shí),降解效果最為明顯,脫色率可高達(dá)99.2％。在H2O2投加量為1g/L的活性紅3BS溶液中,處理150min后,對(duì)染料的脫色率高達(dá)99.4％。在H2O2投加量為1g

8、的活性黑GR溶液中,處理150min后,光催化染料的脫色率高達(dá)98.6％。
　　 5.針對(duì)光催化反應(yīng)器實(shí)際工程應(yīng)用中,負(fù)載TiO2三維鎳網(wǎng)必然存在的失活問(wèn)題進(jìn)行再生工藝研究。設(shè)計(jì)出了一種基于超聲波清洗原理的清洗方案,優(yōu)化清洗工藝后,對(duì)實(shí)際工程污染和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中受污染的兩類失活鎳網(wǎng)進(jìn)行清洗。采用掃描電鏡分別對(duì)再生前后的鎳網(wǎng)表面進(jìn)行SEM、EDS分析,結(jié)果表明光催化鎳網(wǎng)表面的污垢已基本去除。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了清洗前后鎳網(wǎng)對(duì)活性黑溶液的脫色