光觸媒作用下聚光太陽光對(duì)垃圾滲濾液有機(jī)質(zhì)的降解.pdf

1、垃圾是人類生產(chǎn)和生活過程中產(chǎn)生的廢棄物，隨著社會(huì)發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快，城市生活垃圾產(chǎn)生量也急劇增加。在垃圾填埋過程中，由于雨水浸蝕、生物發(fā)酵及其它物理化學(xué)因素的作用，導(dǎo)致大量垃圾滲濾液的產(chǎn)生,垃圾滲濾液是一種高濃度有機(jī)廢液，是垃圾衍生產(chǎn)物中危害最大的一種，垃圾及其滲濾液處理是治理和改善人類環(huán)境的迫切需要。
　　 本論文采用“釔摻雜玻璃纖維基二氧化鈦光觸媒絲”作為光催化劑拓展太陽光有效利用的范圍，并應(yīng)用太陽光跟蹤聚光器系統(tǒng)聚焦太

2、陽光使采光量擴(kuò)大。特點(diǎn)在于：采用“釔摻雜玻璃纖維基二氧化鈦光觸媒絲”作為光催化劑，降低了導(dǎo)致有機(jī)物化學(xué)鍵斷裂的照射光的能量閾值，把降解的光波從紫外光區(qū)（占太陽光強(qiáng)度4％左右）拓展到可見-紫外光光區(qū)（占太陽光強(qiáng)度50％左右），太陽光利用率提高了約10 倍；透明的“釔摻雜玻璃纖維基二氧化鈦光觸媒絲”的另一個(gè)重要作用是把太陽光導(dǎo)入垃圾滲濾液中，對(duì)垃圾滲濾液內(nèi)部進(jìn)行光催化降解，使降解反應(yīng)區(qū)域從反應(yīng)液表面擴(kuò)展到整個(gè)區(qū)域；采用太陽光跟蹤聚光器系統(tǒng)將

3、采光面積從傳統(tǒng)降解方式的液體實(shí)際面積轉(zhuǎn)換成透鏡的采光面積，太陽光采光總量可以通過增加太陽光跟蹤聚光器系統(tǒng)凸透鏡面積和數(shù)量得到無限延伸，從理論上講，能夠解決“天然治理”不能滿足垃圾滲濾液不斷劇增的矛盾；通過太陽光跟蹤聚光器系統(tǒng)聚光后的太陽光可以通過塑料光導(dǎo)介質(zhì)管進(jìn)行傳導(dǎo)，使太陽光不能夠直接照射到的垃圾滲濾液也能夠同樣實(shí)現(xiàn)降解。
　　 論文主要研究?jī)?nèi)容包括：釔摻雜玻璃纖維基二氧化鈦光觸媒絲的制備與表征；研究光觸媒絲存在條件下經(jīng)過透鏡

4、聚光的太陽光對(duì)垃圾滲濾液中有機(jī)質(zhì)的降解情況；研究溫度條件、觸媒絲中釔摻雜量條件、空氣流量條件、反應(yīng)液濃度條件、反應(yīng)液的酸堿度(Ph 值)及聚光透鏡采光面積等因素對(duì)降解的影響；繪制降解去除率與時(shí)間的實(shí)驗(yàn)曲線；對(duì)各主要影響因素的實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合和擬合參數(shù)的物理意義分析；建立聚光太陽光對(duì)垃圾滲濾液有機(jī)質(zhì)的光催化降解動(dòng)力學(xué)模型。
　　 首先，制備和表征了光降解觸媒絲：按照工藝步驟可以獲得外觀平整透明,厚度為20～80nm,粒度≤50

5、nm的釔摻雜二氧化鈦光降解觸媒絲。
　　 然后，進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)。分析了光降解觸媒絲存在時(shí)聚光太陽光降解垃圾滲濾液的主要影響因素的程度和原因，同時(shí)介紹了實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化選擇。
　　 以聚光太陽光為光源可以在釔摻雜二氧化鈦光催化降解觸媒絲存在下對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行降解，釔摻雜量對(duì)降解效果有明顯的影響，釔摻雜的比未摻雜的光催化降解觸媒絲降解效果好，釔摻雜量為0.2％時(shí)釔摻雜二氧化鈦光催化降解觸媒絲的光降解效果較佳。
　　

6、 隨著溫度的升高、聚光透鏡的采光面積的增加及空氣流量的增加，TOC和COD的去除率均呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。隨著空氣流量的增加降解效果呈逐漸上升趨勢(shì)，但隨著空氣流量提高，TOC和COD 去除率上升變得較慢，變化幅度變得較小。聚光透鏡的采光面積的增加能夠明顯提高降解效率。
　　 垃圾滲濾液的起始Ph 值對(duì)降解效果的影響在起初較大，但隨著反應(yīng)進(jìn)行這種影響越來越不明顯。
　　 隨著初始濃度增大，降解速率增大，但TOC和COD的去除率呈現(xiàn)

7、下降趨勢(shì)。
　　 最后，參考有機(jī)物光催化降解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，考慮溫度、空氣流量、反應(yīng)液濃度和聚光透鏡采光面積等影響因素，設(shè)計(jì)了光催化降解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)一般方程式，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)處理確定相關(guān)常數(shù)值，獲得了本實(shí)驗(yàn)條件下的垃圾滲濾液有機(jī)質(zhì)光催化降解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，其方程式為：
　　 r=d [TOC]/dt=132178[I]1.07[TOC]1.12[A]0.087exp[-11067/RT]將垃圾滲濾液原液稀釋40

8、倍后，在反應(yīng)溫度為25℃、采用釔摻雜為0.2％的二氧化鈦光催化降解觸媒絲、空氣流量為40mL/s、用聚光倍數(shù)125倍的太陽光進(jìn)行光催化降解，經(jīng)過270 分鐘后降解效果是：TOC 去除率為79.2％、COD 去除率為74.5％采用釔摻雜的玻璃纖維基二氧化鈦光觸媒絲作為光催化劑，并將太陽光聚光后用于降解垃圾滲濾液有機(jī)質(zhì)，是一種新型的地球化學(xué)處理方法，能夠體現(xiàn)以“天然治理天然”、低成本、高效益。
　　 由于實(shí)驗(yàn)過程的階段性安排，只采集