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随着经济的发展,水环境质量问题日益重要,而水中卤代烃如三氯甲烷具有“三致”作用,对人体危害极大。研究证明二氧化钛作为一种廉价的光催化剂,其与零价铁联用对三氯甲烷的去除有明显效果,但是对零价铁/二氧化钛反应器的研究仍然很少。 本课题首先从提高光催化剂效率方面入手研究,在前人研究的基础上,在负载型二氧化钛和零价铁中加入活性炭,三者联合使用处理含三氯甲烷废水。实验证明加入活性炭的实验三氯甲烷的去除率为37.19%,与不加活性炭的30.49%相比,光催化剂的反应效率有所提高。经实验验证得出了处理浓度为150mg/L的三氯甲烷的最佳实验材料质量比例为负载型二氧化钛:零价铁:活性炭=2:10:5,且在pH=6.5左右时处理效果较好。 其次,本课题对添加了活性炭的零价铁/二氧化钛反应器进行了研究。选取了全混流反应器、固定床反应器和平推流式反应器三种反应器进行对比实验得出如下结果: 1.经实验研究三种反应器中三氯甲烷的去除率均随反应时间的增加而升高,在40min-45min左右达到最大值,随后去除率随反应时间有所下降,其最高去除率分别为38.27%、22.83%、11.59%。在固定床反应器和平推流式反应器实验中,流量在270L/h内,三氯甲烷的最高去除率均随着反应器流量的增加而升高;同时在固定床反应器实验中,在3层填料内,三氯甲烷的最高去除率也随着填料层高度的增加而升高。 2.经动力学分析,全混流反应器与二级反应模型拟合较好,相关系数为0.9989。固定床反应器与零级反应模型拟合较好,三组流量下的平均拟合相关系数为0.9992,三组填料层高度下的平均拟合相关系数为0.9985。平推流式反应器与二级反应模型拟合较好,三组流量下的平均拟合相关系数为0.9852。 3.通过实验数据进行了传质分析,全混流反应器中的总传质系数kf和液相传质系数kL相近,影响全混流反应器中质量传递的主要因素是液相传质系数。固定床反应器和平推流式反应器的传质通量和液相传质系数随流速的增加而增加。固定床反应器和平推流式反应器的液相扩散系数为5.929×10-10m2/s。