用于废水处理的新型光催化膜反应器研究进展

是目前世界相关领域研究的热点。从不同类型光催化膜反应器的组器结构和运行方式着手,并结合课题组具体试验进展,分析了影响光催化膜反应器性能的结构和影响因素,如光源、膜材料、光催化剂和目标降解物含量、溶液pH,以及曝气、膜面流速等。由光催化和膜分离技术组合而成的新型光催化膜反应器,不仅具有其各自优点,可以有效解决废水处理中纳米催化剂粒子难分离回收的难题,同时还可产生耦合增强效应,大大提高有机废水处理的效率。认为应有效地将改性催化剂与膜分离技术耦合,针对实际废水体系的光催化降解开展研究。

钛基电催化膜反应器催化氧化环己烷制备环己醇和环己酮

采用浸渍涂覆法制备出Mn Ox/Ti电催化膜.以Mn Ox/Ti电催化膜为阳极,以不锈钢网为阴极,构建电催化膜反应器用于催化氧化环己烷制备环己醇和环己酮;考察Mn Ox/Ti膜材料电化学性能以及膜反应器的不同操作参数对环己烷转化率、环己醇和环己酮选择性的影响.结果表明:Mn Ox/Ti膜材料的电化学性能相对Ti膜明显增强;当反应物浓度为10 mmol/L、停留时间为34.3 min、电流密度为2.9 m A/cm2时,环己烷转化率达到12.5%,环己醇的选择性为38.7%,环己酮的选择性为50.1%.

中空纤维催化膜反应器中环戊二烯的选择加氢反应

将聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）负载钯催化剂（ＰＶＰ－Ｐｄ）镶嵌到三种醋酸纤维（ＣＡ）中空膜（ＣＡ－Ⅰ，ＣＡ－Ⅱ，ＣＡ－Ⅲ）内制得中空纤维催化膜，并进一步制成催化膜反应器．在４０℃和０．１ＭＰａ的反应条件下，在催化膜反应器中进行了环戊二烯的选择加氢反应，考察了具有不同氢气渗透率的醋酸纤维丝组成的三种膜反应器对反应的转化率及选择性的影响，并在此基础上考察了各种反应参数对反应的影响．ＣＡ中空纤维催化膜对环戊二烯的选择加氢反应具有较高的活性和稳定性．环戊二烯选择加氢反应的转化率和选择性可同时达９０％以上．

氧泵型催化膜反应器中甲烷氧化偶联反应(Ⅰ)——氧泵型催化膜的制备及其反应性能

本文采用1％Sr/La_2O_3-Ag-YSZ氧泵型催化膜反应器进行了甲烷氧化偶联反应研究。比较了不同制备方法的催化膜的反应性能,结果发现浸涂法(Ag-YSZ管随旋转轴转动涂制)制备的膜性能最佳。研究了操作条件对甲烷氧化偶联反应的影响。研究证明,传递氧与气相氧同时进料是一种较好的反应方式。结果表明,利用该反应器不仅可以简化分离过程,而且还可得到更高的C_2烃选择性。

光催化膜反应器应用于废水处理的研究进展

多相光催化技术是目前最具有发展前景的水处理技术之一,其原理是光催化剂在光辐照下产生羟基自由基、超氧自由基等具有强氧化性的活性物种,从而降解各种有机污染物、灭活病原微生物、处理药剂废水等.但是该技术存在催化剂回收难、后续处理困难等问题.通过光催化技术与膜技术耦合而发展起的光催化膜反应器(photocatalytic membrane reactors,PMRs)将有效解决上述问题:相对于单独光催化处理,PMRs具有工艺简化、催化剂易于回收等优点;相对于单独膜处理,其又具有矿化完全、不易产生膜污染等优点.光催化剂种类(TiO2、g-C3N4、CeO2、MOFs材料、铋系光催化剂等),膜基材(有机膜、无机膜、陶瓷膜、聚合膜等),以及结合光催化剂与膜基的复合膜均对光催化膜反应器的性能有重要影响.目前,根据不同的水质及处理要求,国内外的光催化膜反应器类型主要分悬浮型和固定型,文章对不同种类光催化膜反应器构造、处理对象及其优缺点进行了详细论述;深入讨论了PMRs在实际应用中尚存在的技术、经济成本等限制问题.

氧泵型催化膜反应器中甲烷氧化偶联反应(Ⅱ)——动力学研究

在1％Sr/La_2O_3-Bi_2O_3-Ag-YSZ氧泵型催化膜反应器中,进行了甲烷氧化偶联反应动力学研究,提出了反应途径及机理,并建立了速率方程。结果表明,在该氧泵型催化膜反应器中,甲烷氧化偶联反应满足Rideal-Rdox机理。采用固体电解质电位测定技术进行了内扩散影响的考察。

氢的燃烧反应对乙烷在固定床催化膜反应器中脱氢反应的影响（英文）

A two-dimensional non-isothermal mathematical model has been developed for the ethane dehydrogenation reaction in a fixed-bed catalytic membrane reactor. Since ethane dehydrogenation is an equilibrium reaction,removal of produced hydrogen by the membrane shifts the thermodynamic equilibrium to ethylene production.For further displacement of the dehydrogenation reaction, oxidative dehydrogenation method has been used.Since ethane dehydrogenation is an endothermic reaction, the energy produced by the oxidative dehydrogenation method is consumed by the dehydrogenation reaction. The results show that the oxidative dehydrogenation method generated a substantial improvement in the reactor performance in terms of high conversions and signi ficant energy saving. It was also established that the sweep gas velocity in the shell side of the reactor is one of the most important factors in the effectiveness of the reactor.

天津工大与大连理工合作研制出自清洁电催化膜反应器

天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程国家重点实验室培育基地李建新教授课题组与大连理工大学王同华教授等合作研制出一种具备自清洁功能的电催化膜反应器.相关研究成果在近期的《德国应用化学》（Angew.Chem.Int.Ed.,2011,

Cu改性悬浮型光催化纳滤膜反应器处理阿特拉津溶液的降解效率及动力学研究

通过将Cu改性悬浮型光催化氧化过程与纳滤分离膜技术进行耦合构成悬浮型光催化纳滤膜反应器联合处理阿特拉津(Atrazine)溶液.在Atrazine初始浓度ρ0分别为5,15和25mg·l-1,光催化剂浓度ρTiO2为1500mg·l-1,废水pH值为5.5,UV强度为45mW.cm-2,膜分离压力和错流流速分别控制在1250kPa和3m.s-1,反应温度20±1℃的最佳实验条件下,35min之内目标污染物基本被彻底光催化降解,矿化率达到90%以上,出现显著耦合效应;当目标污染物浓度分别为5mg·l-1,15mg·l-1和25mg·l-1时,在ρ/ρ0≥0.6的范围内,光催化降解过程分别遵循一级、零级和一级的混合以及零级反应动力学模型.

耦合分离膜对悬浮型光催化纳滤膜反应器耦合工艺特性的影响研究

以阿特拉津(atrazine)模拟废水作为处理对象,采用3种不同种类和性质的纳滤膜与悬浮型光催化氧化过程进行耦合构成悬浮型光催化纳滤膜反应器的废水耦合处理工艺,比较耦合纳滤分离膜的种类和性质对光催化膜反应器处理atrazine模拟废水耦合工艺特性的影响。实验得出,由于对目标污染底物及主要光催化降解中间产物出色的选择性分离截留效果,将TS-60与光催化膜反应器进行耦合处理目标废水的处理效果最佳。

光催化膜反应器的设计及其在水处理中的应用

作为一种新型的水处理装置,光催化膜反应器具有反应迅速、降解效率高、降解彻底、无二次污染等特点,在节水减排、微污染水处理、中水回用等方面具有重要的应用价值。总结目前国内外各种不同类型的光催化膜反应器的设计、特点及在水处理中的应用情况,并对其今后的发展提出建议。

钛基电催化膜电化学合成制备丙酸及膜反应器优化设计

以负载纳米MnO2的导电微孔钛膜为阳极,不锈钢为阴极,构建电催化膜反应器用于正丙醇电化学合成丙酸.考察了电催化膜反应器操作电压、电流密度、反应温度、溶液pH值及停留时间对正丙醇转化率和丙酸选择性的影响,采用响应面法对操作电压、反应温度、溶液pH值及停留时间4个参数进行优化.结果显示,电催化氧化正丙醇制备丙酸的最优条件为操作电压为2.87V、溶液pH值为4.82、停留时间为22.55min、反应温度为52.63℃.电催化膜反应器运行75min时,正丙醇转化率为99.82%,丙酸选择性为79.91%.

新型固定式ZnO光催化膜反应器的研究

以棒状纳米ZnO颗粒堆积形成的孔隙组装烧结成多孔陶瓷光催化膜,用其制成逆流固定式新型光催化膜反应器.400～800℃范围内,随烧结温度提高,ZnO多孔膜孔隙变小.实验研究了光源、ZnO添加量对悬浮型光催化反应器降解水溶液中染料亚甲基蓝(MB)的影响,结果表明,随ZnO添加量增加,光催化反应速度变快,当100mL20mg/LMB溶液中添加量超过0.05g时,光催化反应不随添加量增加而增加.随持液量增加,反应器中反应速度先降低后增加.新型固定式光催化膜反应器能更有效供氧而具有更快的光催化速度.

悬浮态光催化超滤膜反应器降解偶氮染料4BS

采用悬浮态光催化超滤膜反应器处理偶氮染料直接耐酸大红4BS。系统地研究了溶液pH值、TiO2和4BS浓度对光催化过程以及进水流速、操作时间对PAN700和PVDF700两种超滤膜分离TiO2过程的影响,得出悬浮态光催化超滤膜反应器的最佳操作条件。实验结果表明,pH为5.5时,TiO2对4BS的吸附性最好,吸附过程符合Langmuir等温吸附规律。在UV=100W、T=20℃、染料初始浓度为50mg·L-1以及催化剂TiO2浓度为1g·L-1的最佳光催化操作条件下反应60min后,染料4BS去除率可达到97.9%。超滤膜回收TiO2的过程中,随着流速增加,产水通量增加,出水水质维持稳定,且PAN700比PVDF700性能更好,出水浊度低,产水通量更大。PAN700膜在0.12MPa、40L·h-1的进水流速下连续运行120min后,通量仅衰减28%,为214.00L·m-2h-1。通过滤饼模型计算了分离过程的污染常数β值,结果表明PAN700比PVDF700膜更适合用于耦合分离过程。

可见光响应型光催化降膜反应器的开发及其性能研究

二氧化钛作为光催化剂在降解有机污染物等领域有很好的应用前景,高效二氧化钛光催化反应器的制备则是大规模应用需要解决的关键问题。针对现有光催化反应器中存在的问题,结合TiO2两种光致特性,开发出具有可见光响应效应的光催化降膜反应器。以普通荧光灯作为模型光源,以亚甲基蓝为模拟污染物,对圆管降膜流动的行为进行研究,得到描述降膜流动的数学模型。并据此得出不同流量下液膜厚度的计算公式。液膜最佳厚度为0.155cm,在荧光灯下,亚甲基蓝降解率可达50%以上,降解效果明显。

新型催化-分离膜反应器的结构与分析

介绍了膜催化反应器的基本原理和应用。简要讨论了在加氢、脱氢、选择性氧化反应中利用膜技术提高反应转化率和选择性的机理。在研究比较现有膜反应特点的基础上,提出了一种新型的催化-分离双功能膜反应器结构。这种结构改善了膜反应器的传质、传热性能。

催化无机膜反应器简介

介绍了选择性穿透膜的分类、传递分子的机理及催化无机膜反应器的特点──包括反应与分离的结合，不同反应的耦合等。

O2还原生物阴极电催化膜耦合反应器降低启动电压的研究

分别采用活性炭和石墨毡两种不同的碳材料作为阴极电极材料和微生物载体以构建O2还原生物阴极电催化膜耦合反应器。采用阴极电势、电流等电化学表征,证明石墨毡比活性炭更易形成生物阴极。对石墨毡生物阴极进行了16SrRNA微生物群落分析,证实了电化学活性微生物的存在。反应器启动成功后,电流密度从0增大到0.015mA/cm^2。与电催化膜反应器相比,其启动电压降低。

膜催化反应器及其应用研究

介绍膜催化反应器中的无机膜材料及其制备方法与功能,综述了膜催化反应技术的应用研究进展。