微波輔助光催化-膜蒸餾反應器的耦合作用機制研究

《微波輔助光催化-膜蒸餾反應器的耦合作用機制研究》是依託北京林業大學，由曲丹擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：微波輔助光催化-膜蒸餾反應器的耦合作用機制研究
• 依託單位：北京林業大學
• 項目負責人：曲丹
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

近年來發展的光催化膜反應器，其原理在於通過光催化與壓力驅動膜分離過程結合，實現TiO2懸漿光催化過程中光催化劑與溶液的分離與回收。該方法存在膜污染嚴重，對降解產物截留不徹底等弊端。本申請提出一種基於疏水膜的一體式微波輔助光催化-膜蒸餾反應器，該反應器以微波無極燈為光源，將簾式膜蒸餾組件置於光催化反應器內，通過微波輻照，同步進行光催化及膜蒸餾過程。該反應器充分利用疏水膜的特點，可在較低膜污染下，實現對光催化劑的高效分離。理論上，膜蒸餾可完全截留光催化降解過程中的產物（副產物），獲得高品質的產水。本項目在反應器建立最佳化的基礎上，通過考察微波輔助光催化-膜蒸餾對有機物的降解行為，重點研究微波輔助光催化與膜蒸餾的耦合作用機理，包括膜蒸餾協助光催化反應機制及微波輻射、光催化效應對膜性能、膜蒸餾傳質過程及膜污染的影響機制。為微波輔助光催化-膜蒸餾技術的實際套用提供理論基礎和科學依據。

結題摘要

本項目提出微波輔助光催化-膜蒸餾反應器，旨在解決傳統光催化-膜反應器膜污染嚴重、產水水質不高的弊端。主要的研究工作包括：第一，建立並最佳化一體式微波輔助光催化-膜蒸餾反應器，並用於典型偶氮染料活性黑的降解，系統考察操作參數對活性黑降解效率及產水通量的影響，並對活性黑降解過程及跨膜產物進行分析，明確影響膜蒸餾產水水質的原因；第二，研究分置式與一體式微波輔助光催化-膜蒸餾反應器對活性黑的降解過程，確定了微波加熱對於降低膜蒸餾溫度極化，提高膜蒸餾產水通量的促進作用；第三，對微波輔助光催化-膜蒸餾降解高濃度活性黑溶液過程中膜污染進行研究，通過不同操作參數下膜蒸餾產水通量的降低情況，結合多種表征手段，研究疏水膜在活性黑降解過程中膜污染的行為、機制及變化規律。通過上述研究，使我們對微波輔助光催化-膜蒸餾過程的處理效果、影響因素、膜污染有了初步的了解，為該反應器在高濃度廢水深度處理的套用奠定了理論基礎。研究內容與任務書基本一致，通過研究已發表文章4篇，其中SCI收錄2篇，中文核心期刊文章2篇，申請發明專利1項，已進入實審階段，達到了任務書的考核指標。