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技術(shù)資訊

使用石墨負載的氮摻雜 TiO 2處理連續(xù)流太陽能光催化反應(yīng)器中的灰水

2021-08-12 11:16:08

在過去的幾十年中,隨著人口的迅速增加和淡水資源的減少,用于生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用途的消耗性/非消耗性水供應(yīng)的需求已經(jīng)大大增加。為滿足這一需求,水務(wù)部門和政策制定者正在為替代水源做出貢獻,例如再利用水、雨水和灰水。生活中的灰水來自淋浴間、廚房水槽、洗衣機和洗手盆,但不包括廁所廢水?;宜ǔ>哂休^低的傳染性病原體含量和有機物負荷,因此其處理和再利用受到了廣泛關(guān)注。

灰水的處理和再利用可以顯著減少對生活飲用水的需求,但必須謹慎行事,以確保在不損害公共健康和環(huán)境的情況下進行處理。與未經(jīng)處理的灰水回用相關(guān)的一些常見問題是氧耗竭(如富營養(yǎng)化)、厭氧條件占主導(dǎo)地位、植物毒性和衛(wèi)生風險。處理后的灰水具有多種再利用潛力,例如沖廁、清潔地板、洗車以及工業(yè)冷卻和清潔應(yīng)用。各國已經(jīng)制定了基于安全、衛(wèi)生、美學和生態(tài)耐受性的灰水回用和回收指南和標準。

過去應(yīng)用了許多灰水處理方案,例如物理(膜過濾)、化學(混凝/絮凝、電化學過程)和生物方法(人工濕地、旋轉(zhuǎn)生物承包商)。在過去的幾十年里,在灰水處理中利用高級氧化工藝(特別是太陽能光催化)被視為一種潛在的方法。與以前的灰水處理方法相比,太陽能光催化系統(tǒng)具有許多優(yōu)點,例如(1)降解新興污染物的效率高;(2)光催化劑的高穩(wěn)定性;(3)去除或礦化各種水性污染物。

圖1 連續(xù)式太陽能光催化反應(yīng)器示意圖

1 連續(xù)式太陽能光催化反應(yīng)器示意圖(1-灰水進水槽、2-蠕動泵、3-石墨涂層NT-TiO 2、4-托盤式光催化反應(yīng)器、5-出水槽、6-可見光燈、7-支架、 8燈座、9保護罩、10冷卻水箱、11水循環(huán)泵)

國外研究人員使用托盤式太陽能光催化反應(yīng)器(Heber science,型號:HP-SLJV16254)進行連續(xù)模式光催化實驗。使用 150 W 的鹵鎢燈(Heber Scientific)作為波長范圍為 400 至 700 nm 的可見光源。托盤式太陽能光催化反應(yīng)器(25 cm × 35 cm × 8 cm)填充有固定在石墨上的N-TiO 2納米粒子(作為一層均勻)。流速保持在 20–70 mL/min 的范圍內(nèi)。N-TiO 2在太陽能光催化反應(yīng)器(SPCR)中用灰水進行光催化活性測試?;宜械某跏?BP 濃度為 11 毫克/升。反應(yīng)器在先前工作中提供的最佳條件下運行(pH-3,H 2 O 2劑量-1 g/L,催化劑劑量-5 g/L)。

在這項研究中,連續(xù)流動太陽能光催化反應(yīng)器成功地用石墨涂層的氮摻雜(GT-NTiO 2)催化劑處理灰水。連續(xù)模式操作顯示出灰水中的 COD、TOC 和 NH 4 -N 的顯著降解。隨著流速的降低,觀察到所有污染物的降解效率都有所提高。最大降低COD-71.8%、TOC-65.1%和NH 4-N-63.7% 在 20 mL/min 的流速下達到。連續(xù)流動太陽能光催化反應(yīng)器已被證明是從灰水中降解有機物和營養(yǎng)物的有效系統(tǒng)。需要進一步研究光催化劑的改性,如摻雜多種元素等,以增強對有機物和營養(yǎng)物的光催化降解。此外,灰水流出物可用于非消耗性應(yīng)用(園藝、地板清潔、工業(yè)冷卻水等),消除病原體、重金屬、表面活性劑等。

來源:https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-75278-1_15

Greywater Treatment in Continuous Flow Solar Photocatalytic Reactor Using Graphite Supported Nitrogen-Doped TiO2


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