S/TiO2薄膜光催化还原溴酸盐

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本文针对臭氧深度处理产生消毒副产物——溴酸盐的问题,提出新的溴酸盐去除技术,意在为溴酸盐的处理技术上提供建议,有助于饮用水净化处理工艺的发展。  本文主要使用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法制备了掺杂S的纳米二氧化钛薄膜。并对制备的光催化剂进行表征(SEM、XRD)。本研究以S/TiO2薄膜在平板型反应器中光催化去除溴酸盐。在蠕动泵转速为20rpm(进水流速36.4mL/min,HRT=10.24min),光照为波长254nm的紫外光,溶解氧浓度DO=5.57mg/L,pH=6.73的条件下,经过100min能够将体积为600mL、浓度为100μg/L的溴酸盐溶液去除至7.27μg/L,比不掺杂的二氧化钛薄膜光催化效果好。  另外,本文研究了蠕动泵转速(流速)、pH、DO、溴酸盐初始浓度对S/TiO2薄膜光催化还原溴酸盐的影响。实验表明蠕动泵转速(流速)、溴酸盐初始浓度、pH、溶解氧浓度(DO)等因素都会影响光催化反应。其中转速为20rpm(流速为36.4mL/min,HRT=10.24min)时,是该光催化反应系统的最佳转速;溴酸盐初始浓度较小时,溴酸盐的光催化反应效果较好;溴酸盐的去除效果和溴离子的生成量随pH的减小而增大;水中的溶解氧含量增大时,会严重影响溴酸盐的去除率(例如:DO=7.60mg/L,100min后的去除率仅为23.89%)。紫外光照时,溴酸盐光催化反应效果较好,但是掺杂S的二氧化钛薄膜在可见光照射下也对溴酸盐有不错的去除效果。  本文还进行了动力学研究,实验表明S/TiO2薄膜光催化去除溴酸盐的反应基本符合一级反应动力学模型。S/TiO2光催化过程中不仅存在溴酸盐的还原反应,还存在着溴离子的氧化反应,但以溴酸盐的还原反应为主导。在整个反应过程中溴酸盐的还原主要是光生电子的还原作用。并且最后被还原的溴酸盐基本完全转化为溴离子而存在。
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