光磁耦合废水处理工艺条件的优化研究

以Fe3O4/TiO2作为磁性光催化剂,采用光磁耦合技术处理模拟印染废水。利用统计学方法对光磁耦合废水处理的影响因素进行了探讨和分析,考察了磁场强度、磁性光催化剂投加量、pH值和光照时间对光磁耦合废水处理的影响。通过Design-Expert 7.0.0软件分析得到最佳工艺条件:磁场强度73.95 mT,磁性光催化剂投加量1.13 g/L,模拟废水pH值13,光照时间120 min。在最佳工艺条件下进行实验,脱色率为88.60%。     

光磁耦合污水处理装置的设计及运行效果分析

基于光催化技术和磁场能够改善污水处理效果的性质,开发了一种光磁耦合污水处理装置。紫外线强度分布的设计计算采用多点源叠加近似辐射模型;磁感应强度的产生选用亥姆霍兹线圈,并采用MATLAB对反应器的磁场进行了磁场强度分布的可视化模拟;采用流体力学软件CFD对装置内流场进行了数值模拟。结果表明,灯管之间的反应器壁附近区域的紫外线强度最小,而在3根紫外灯管间的区域紫外线强度较强且相对均匀;亥姆霍兹线圈内部磁场可近似作为匀强磁场;在该装置反应区存在循环流,有利于提高光磁耦合反应速率。对反应器效果进行验证表明,该反应器对污水的脱色率和COD去除率均较高,磁性光催化剂回收率达到97%以上;光磁耦合法废水处理效果明显高于磁场和光催化作用单独处理效果。