TiO2光催化复合分离膜对水中天然有机物的去除

在水源污染越来越严重、水质标准日益严格的背景下,超滤(UF)已逐渐成为替代饮用水常规处理技术的最佳选择之一。本研究中采用相转化法,将聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇(PEG)和二氧化钛(TiO₂)共混制得光催化复合分离膜并对其进行扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线能谱仪(EDS)等相应的表征。比较了有无光照条件下,PVDF-PEG和PVDF-PEG-TiO₂膜对腐殖酸(HA)的截留和超滤过程中的膜污染情况。研究结果表明,TiO₂光催化复合分离膜能提高对水中天然有机物的去除并同时降低膜污染。紫外光照强度越强,PVDF-PEG-TiO₂膜的抗污染性能越好。另外,光催化能更有效地减少超滤初始浓度较低的腐殖酸溶液过程中的膜通量衰减。     

TiO2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下,TiO2光催化（PCO）对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制,并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明,TiO2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除,同时降低膜通量的下降,起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明,TiO2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO2吸附的小分子量物质,吸附腐殖酸降解产物后的TiO2聚合颗粒粒径增大,易于在膜表面形成更为松散的沉积层,并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

TiO_2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下,TiO_2光催化(PCO)对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制,并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明,TiO_2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除,同时降低膜通量的下降,起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明,TiO_2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO_2吸附的小分子量物质,吸附腐殖酸降解产物后的TiO_2聚合颗粒粒径增大,易于在膜表面形成更为松散的沉积层,并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中的应用

基于光催化．膜分离三相流化床反应器的结构特点及膜分离特性,以微米级MCM-41分子筛为载体,采用原位生成法制备微米级负载型TiO2催化剂。针对微米级负载型TiO2催化剂在光催化一膜分离反应器中的分布特性、悬浮特性、分离特性及膜污染特性进行研究。结果表明,曝气量一定的情况下,微米级负载型TiO2催化剂在光催化一膜分离反应器中具有良好的悬浮特性,且优于纳米TiO2。随着催化剂投加量的增加,悬浮浓度也随之增加。光催化反应器底部曝气0．3m。／h、催化剂投加量为1g／L时为宜。膜分离器中催化剂悬浮浓度明显低于光催化反应器;该微米级催化剂与纳米TiO2相比具有不粘附、不堵塞膜孔等优良特性,能够有效降低膜污染,延长分离膜使用寿命。膜底曝气为0．1m3／h时,反应器连续运行5h（未加反冲洗）后,微米级负载型TiO2催化剂和纳米TiO2对膜组件的污染程度分别为膜通量衰减率4．3％和37．4％。反应器连续运行72h,膜组件依然具有很好的分离特性。     

微米级负载型TiO_2催化剂在光催化-膜分离反应器中的应用

基于光催化-膜分离三相流化床反应器的结构特点及膜分离特性,以微米级MCM-41分子筛为载体,采用原位生成法制备微米级负载型TiO2催化剂。针对微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中的分布特性、悬浮特性、分离特性及膜污染特性进行研究。结果表明,曝气量一定的情况下,微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中具有良好的悬浮特性,且优于纳米TiO2。随着催化剂投加量的增加,悬浮浓度也随之增加。光催化反应器底部曝气0.3m3/h、催化剂投加量为1 g/L时为宜。膜分离器中催化剂悬浮浓度明显低于光催化反应器;该微米级催化剂与纳米TiO2相比具有不粘附、不堵塞膜孔等优良特性,能够有效降低膜污染,延长分离膜使用寿命。膜底曝气为0.1 m3/h时,反应器连续运行5 h(未加反冲洗)后,微米级负载型TiO2催化剂和纳米TiO2对膜组件的污染程度分别为膜通量衰减率4.3%和37.4%。反应器连续运行72 h,膜组件依然具有很好的分离特性。     

固定化催化剂TiO2膜光催化降解三氯乙醛的研究

研究了负载于玻璃上的固定化催化剂TiO2膜光催化降解水中三氯乙醛的效果,探讨了TiO2膜光催化降解三氯乙醛的机理,考察了溶液pH值和三氯乙醛初始浓度埘TiO2膜光催化降解三氯乙醛的影响,并研究了固定化催化剂TiO2膜光催化降解三氯乙醛的动力学.结果表明,固定化催化剂TiO2膜光催化降解水中三氯乙醛的效果良好,当三氯乙醛初始浓度为2.25 mg/L时,在紫外光照时间3 h下,三氯乙醛的降解率高达100%.在相司紫外光照时间下,三氯乙醛的光催化降解率随着三氯乙醛初始浓度的增大而下降.在溶液pH=6.5时,三氯乙醛的降解效率最高.固定化催化剂TiO2膜光催化降解三氯乙醛的反应遵循一级反应动力学,反应速率常数随三氯乙醛初始浓度的增大而减小.     

超细TiO2粒子的超滤分离及回用特性

针对TiO2超细粒子的超滤分离特性进行了试验研究,探讨了操作压力、膜面流速、TiO2投量、pH、电解质等参数条件对膜通量的影响规律及作用机理,证实了浓差极化及滤饼层阻力是影响通量变化的主导因素,在此基础上确定了适宜的超滤工艺条件及膜清洗方式.以甲基橙为降解基质分别测试了经混凝与超滤分离后的TiO2光催化活性,结果表明,超滤不仅可实现TiO2粒子与水的彻底分离,且分离后TiO2催化活性与初次使用相当.研究表明超滤用于悬浮光催化体系的固液分离及催化剂再用是可行的.     

超细TiO2粒子的超滤分离及回用特性

针对TiO2超细粒子的超滤分离特性进行了试验研究，探讨了操作压力、膜面流速、TiO2投量、pH、电解质等参数条件对膜通量的影响规律及作用机理，证实了浓差极化及滤饼层阻力是影响通量变化的主导因素，在此基础上确定了适宜的超滤工艺条件及膜清洗方式。以甲基橙为降解基质分别测试了经混凝与超滤分离后的TiO2光催化活性，结果表明，超滤不仅可实现TiO2粒子与水的彻底分离，且分离后TiO2催化活性与初次使用相当。研究表明超滤用于悬浮光催化体系的固液分离及催化剂再用是可行的。     

TiO2/EP光催化降解水体中微污染磺胺嘧啶的研究

制备了膨胀珍珠岩（EP）为载体的TiO2催化剂（TiO2/EP）,对使用较为广泛的抗生素磺胺嘧啶（SDZ）进行了光催化降解研究,探讨了TiO2的负载量、溶液的初始浓度、初始pH、无机离子（HCO3^-、SO4^2-和Cl^-）和腐殖酸（HA）对SDZ降解效果的影响。结果表明：SDZ的光催化降解符合一级反应动力学方程;当TiO2最佳负载量为20 wt%,SDZ浓度为5 mg/L,pH=6.7,紫外光照射强度为1 000μW/cm^2,反应时间为45 min时,SDZ的降解率达到96%;HCO3^-在低浓度时能促进SDZ的光催化降解,高浓度时促进作用不明显;SO4^2-和Cl^-对SDZ的光催化降解有轻微的抑制作用;HA对SDZ光催化降解有显著的抑制作用,浓度越高,抑制作用越强。UV-TiO2/EP是一种去除水体中微污染SDZ的有效方法。     

一体式光催化－膜分离三相流化床反应器膜污染特性

通过利用颗粒状 TiO2催化剂(平均粒径0.258/μm)对酸性红 B 模拟废水的催化降解实验,对一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应器的膜污染特性进行了研究.结果表明,TiO2是造成膜污染的主要污染物,且 TiO2浓度愈大,膜污染愈严重;本实验体系TiO2的适宜浓度为 2g/L.反应区曝气量在 3.6m3/h 时膜污染最小;膜组件底部曝气装置可大大减轻膜污染,且其曝气量以 0.6 m3/h 为宜.表面冲洗、气体反冲洗和碱洗均可有效地清除膜表面和膜孔内的污染物,使膜通量恢复至90%以上;"表面冲洗 碱洗"和"表面冲洗 碱洗 气体反冲"可进一步提高膜通量的恢复,但不十分明显.     

不同超滤膜过滤天然有机物的膜污染特性研究

超滤膜的截留分子量、天然有机物的分子量分布以及两者之间的相对关系对于膜污染以及过滤阻力的组成有很大的影响。MWCO140kDa、70kDa、30kDa、10kDa、4kDa和1kDa的超滤膜过滤10mg/L腐殖酸溶液和未名湖湖水的试验结果表明,在过滤初始时刻就发生了膜污染,膜的截留分子量越大,膜污染越显著。在长期过滤的过程中,截留分子量>10kDa的超滤膜的过滤阻力受到膜污染的控制,膜孔堵塞和膜面形成凝胶层是造成膜污染的主要原因;当膜的截留分子量≤10kDa时,过滤阻力主要由膜本身固有的阻力决定,膜污染影响较小。不同浓度、类型的腐殖酸溶液和不同种类的超滤膜过滤试验数据分析表明,当膜对腐殖酸分子的截留率超过40%时,膜污染的程度会逐渐减小,过滤阻力将由膜本身固有的阻力控制。     

V/Ce共掺杂TiO2光催化降解甲醛的实验研究

采用溶胶-凝胶法制备了不掺杂、V掺杂、Ce掺杂、V/Ce共掺杂纳米TiO2光催化剂,并将其分别负载于瓷砖上,利用X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜分析（SEM）技术对薄膜样品的结构和形貌进行了表征。通过对甲醛的降解实验评价光催化剂的光催化活性。实验结果表明,光催化剂的负载量、共掺杂离子的掺杂量、掺杂配比、煅烧温度影响纳米TiO2的光催化活性。V/Ce共掺杂TiO2光催化剂产生了协同效应,其光催化活性优于纯TiO2和单掺杂TiO2样品。     

高效聚合氯化铝对超滤膜污染影响的中试研究

针对某水厂以超滤为核心的短流程水处理工艺,在通过聚氯乙烯(PVC)超滤膜之前选择不同投加量(5、10、15和20 mg/L)的高效聚合氯化铝(HPAC)对长江下游原水进行混凝处理。通过跨膜压差(TMP)增长趋势、CODMn的去除率以及混凝后的水质,可知HPAC的最优投加量为15 mg/L。在此投加量下,运用体积排阻色谱法分析原水、膜前水、膜后水中各相对分子质量有机物的变化,可以发现混凝去除有机物的效果要优于超滤截留的。继而将HPAC与另外4种常用混凝剂:硫酸铝(分析纯)、氯化铁(化学纯)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁进行对比,结果表明,在它们各自最优投加量下,HPAC能够更有效地减缓超滤膜TMP的增长率,从而降低膜污染。因此,认为HPAC是与PVC超滤合金膜契合效果最佳的混凝剂。     

Fouling mitigation and cleanability of TiO<Subscript>2</Subscript> photocatalyst-modified PVDF membranes during ultrafiltration of model oily wastewater with different salt contents

In the present study, TiO₂-coated ultrafiltration membranes were prepared and used for oily water filtration (droplet size <?2 μm). The aim of this work was to investigate the effect of different salt contents on fouling and filtration properties of neat and TiO₂-coated membranes during oil-in-water emulsion filtration. The effect of the TiO₂ coating on the flux, surface free energy, and retention values was measured and compared with the neat membrane values. The cleanability of the fouled TiO₂-coated membranes by UV irradiation was also investigated by measuring flux recovery and contact angles, and the chemical changes during cleaning were characterized by ATR-IR. It was found that increasing the salt content of the model wastewaters, oil-in-water emulsions, increased the zeta potential and the size of the droplets. The presence of the TiO₂ coating decreases the membrane fouling during oily emulsion filtration compared to the neat membrane, due to the hydrophilicity of the coating regardless of the salt content of the emulsions. The neat and coated membrane oil retention was similar, 96?±?2%. The coated membrane can be effectively cleaned with UV irradiation without additional chemicals and a significant flux recovery can be achieved. Monitoring of the cleaning process by following the membrane surface wettability and ATR-IR measurements showed that the recovery of flux does not mean the total elimination of the oil layer from the membrane surface.     

H4SiW12O40/TiO2/beads光催化降解亚甲基蓝的研究

以钛酸四丁酯为原料,空心微珠为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2/beads光催化剂载体,然后浸渍法制备出H4SiW12O40/TiO2/beads表面负载修饰型复合光催化剂,并运用SEM、XRD、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析。研究了H4SiW12O40/TiO2/beads对亚甲基蓝降解的光催化活性,考察了光强度、pH值、曝气量、底物浓度和催化剂用量等对催化效率的影响。实验结果表明,在中性条件下,H4SiW12O40/TiO2/beads催化剂的投加量为0.25 g/L,浓度为7.5 mg/L的亚甲基蓝溶液在250 W的紫外灯和600 W的可见光灯下光照60 min降解率分别可达到94.5%和55%。     

Removal of Cr(VI) and humic acid by using TiO2 photocatalysis

The removal efficiencies of Cr(VI) and HA, using a TiO(2)-mediated photocatalytic process, were investigated with variations in the pH, TiO(2) dosage and Cr(VI)/HA ratio. During the photocatalytic reaction, the total removal of Cr(VI) occurred through adsorption onto TiO(2), as well as its reduction to Cr(III). However, oxidation and adsorption were identified as important removal processes for the treatment of HA. Due to the anionic type adsorption onto TiO(2) and its acid-catalyzed photocatalytic reduction, the removal of Cr(VI) decreased with increasing pH, while that of HA increased with increasing pH. The TiO(2) dosage was also an important parameter for the removal of Cr(VI). As the TiO(2) dosage was increased to 2.5 g l(-1), the removal of Cr(VI) was continuously enhanced, but decreased at dosages above 3 g l(-1) due to the increased blockage of the incident UV light used for the photocatalytic reaction. The removal of Cr(VI) was greatly enhanced when the system contained both HA and Cr(VI) compared to Cr(VI) alone. Also, the removal of HA was greatly enhanced when the system contained both HA and Cr(VI) compared to HA alone. The removal of Cr(VI) was continuously enhanced as the HA concentration gradually increased; however, no further increase was observed above 20 mg l(-1) HA due to the increased absorption of the UV light. This result supports that the photocatalytic reaction, with illuminated TiO(2), could be applied to more effectively treat wastewater containing both Cr(VI) and HA than that containing a single species only.     

MF-UF组合工艺处理再生纸废水的实验研究

针对再生纸废水体系,采用0.2 μm陶瓷微滤膜 （MF）与截留分子量为50 000 Dalton的疏水性PS有机超滤膜 （UF）组合工艺对再生纸废水进行处理。实验结果表明,此组合工艺对再生纸废水COD的去除率可达到846%,处理的废水达到造纸工业水污染物排放标准;根据再生纸废水的性质对膜清洗再生进行了考察,陶瓷膜及超滤膜通量约分别恢复85%与80%左右。     

水体中常见无机阳离子对TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的影响

选择了6种水体中常见的阳离子（Na^＋、Mg^2＋、Ca^2＋、Al^3＋、Cu^2＋、Ni^2＋）,分别考查了其对TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的影响;从光吸收、无机离子本身的性质对光生电子的捕获及传递等讨论了上述离子影响TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的反应速率的原因。结果表明：由于其不能捕获光生电子,Na^＋、Mg^2＋、Ca^2＋本身对TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的反应速率影响不大;Al^3＋吸引电子能力较强,成为光生电子和Cr（Ⅵ）之间的桥梁,促进了Cr（Ⅵ）的还原;浓度为1 mmmol/L时,Cu^2＋显著地促进了Cr（Ⅵ）的光催化还原,其主要原因是Cu^2＋捕获光生电子的能力很强,起到了催化剂的作用,而浓度大于10 mmol/L时,Cu^2＋形成单质Cu以及对紫外光的吸收都使促进作用降低;Ni^2＋未充满的d轨道具有获得并传递光生电子的能力,也促进了Cr（Ⅵ）的还原;在浓度同为1mmol/L时,对Cr（Ⅵ）光催化还原的促进作用依次为：Cu^2＋〉Al^3＋〉Ni^2＋〉Na^＋、Ca^2＋、Mg^2＋。