届硕士学位论文青霉素生产废水的光催化降解作者姓名杨腊祥指导教师李日强副教授学科专业环境工程研究方向工业废水处理培养单位环境与资源学院学习年限年月至年月二〇四年六月万方数据万方数据山西大学届硕士学位论文青霉素生产废水的光催化降解作者姓名杨腊祥指导教师李日强副教授学科专业环境工程研究方向工业废水处理培养单位环境与资源学院学习年限年月至年月二〇四年六月万方数据.,万方数据承诺书承诺书本人郑重声明所呈交的学位论文，是在导师指导下独立完成的，学位论文的知识产权属于山西大学。如果今后以其他单位名义发表与在读期间学位论文相关的内容，将承担法律责任。除文中已经注明引用的文献资料外，本学位论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。作者签名年月日万方数据学位论文使用授权声明学位论文使用授权声明本人完全了解山西大学有关保留使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关机关或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印缩印或扫描等手段保存汇编学位论文。同意山西大学可以用不同方式在不同媒体上发表传播论文的全部或部分内容。保密的学位论文在解密后遵守此协议。作者签名导师签名年月日万方数据目录中文摘要.第章绪论.的晶体结构.氧化钛三种晶相的物理性质对比.的晶格和电子结构二氧化钛的结构转变光催化氧化光催化反应原理.光催化氧化技术的应用.制药废水的光催化处理现状.生物医药废水处理及消毒.农药废水处理性激素类废水处理本研究的目的意义和主要内容研究的目的和意义.研究的主要内容第二章二氧化钛负载膜的制备.材料与方法试验材料试验装置试验方法分析方法.结果与讨论.钛酸丁酯与纯水的配比对负载膜光催化活性的影响.载体对膜光催化活性的影响合成值对膜光催化活性的影响.涂膜次数对膜光催化活性的影响煅烧温度对膜光催化活性的影响.小结.第三章纳米二氧化钛粉末降解青霉素生产废水万方数据.材料与方法.试验材料.试验方法分析项目结果与讨论.反应时间对处理效果的影响.粉末投加量对处理效果的影响.值对处理效果的影响光照强度对处理效果的影响.曝气强度对处理效果的影响.初始废水浓度对处理效果的影响小结.第四章二氧化钛负载膜降解青霉素生产废水.材料与方法.试验材料.试验方法分析项目结果与讨论.反应时间对处理效果的影响.镀膜次数对处理效果的影响.值对处理效果的影响光照强度对处理效果的影响.曝气强度对处理效果的影响.初始废水浓度对处理效果的影响小结.第五章结论参考文献攻读学位期间取得的研究成果致谢个人简况及联系方式承诺书学位论文使用授权声明万方数据,.万方数据万方数据中文摘要中文摘要青霉素生产废水成分复杂色度高毒性强可生化性差，传统的工艺很难在低成本的情况下将其处理到达标排放，而光催化氧化法以其催化效率高安全无毒低成本操作简单等特点为其处理提供了种新的方法。本课题针对青霉素生产废水的特点，分别以二氧化钛粉末和自制二氧化钛负载膜为催化剂，对青霉素生产废水生化处理后的出水进行光催化降解，以期为青霉素生产废水的深度处理及其同类废水的处理提供参考。考察了钛酸丁酯与水的配比载体值镀膜次数和煅烧温度对负载膜的光催化活性的影响。结果表明，当以玻璃为载体钛酸丁酯与水的配比为合成值为涂膜次数为，煅烧温度为，膜的光催化活性最高，此时对亚甲基蓝的光催化去除效率最高可达。分别采用玻璃负载膜和粉末研究了反应时间粉末投加量或镀膜次数值曝气量光照强度以及初始废水浓度对青霉素生产废水生化处理后出水的处理效果的影响。结果表明，当使用粉末作为催化剂时，在反应时间为粉末投加量为值为光照强度为曝气量为.的最佳条件下，废水从.降至.，去除率达.，从.降至.，去除率达.，色度从降至，去除率达.当使用负载膜作为催化剂时，在反应时间为.镀膜次值为光照强度为曝气量为.的最佳条件下，从.降至.，去除率达.，从.降至.，去除率达.，色度从降至，去除率达.。原水浓度对降解效率有很大影响，当初始浓度降低到为.为.色度为度时，投加粉末时，色度的去除率分别提高到和.使用负载膜时，色度的去除率分别提高到和.。光催化技术不适合对高浓度有机废水进行直接处理，但如处理规模较小，适当增加回流比对原水进行稀释来提高去除效率仍值得考虑。关键字青霉素生产废水光催化氧化负载膜粉末万方数据,,.,,.,.,..,,万方数据.,.,.,,.,.,.万方数据第章绪论第章绪论水是人类生命的基本物质，在工农业生产和城市发展中，水也是不可缺少的重要资源。人们总是把水看成是取之不尽用之不竭的最廉价的自然资源，但随着经济的发展快速发展，人们对于水的需求也在不断加大，水资源短缺的现象在许多地区已相继出现。而水体污染更是加剧了水资源的紧张，并已严重威胁到人类的生命健康。工业废水污染是水污染的个重要组成部分，且具有排放量大，成分复杂，浓度高，色度深，可生化性差，毒性大等特点，对人类生存环境造成了极其恶劣的影响，而制药生产废水就是这样类主要的工业废水。据悉，截至年，中国制药企业达家，总污水排放量达到万吨，其工业总产值占全国工业总产值的.，而其生产废水的排放量却占到工业废水排放总量的.。因此，国家环保规划部门已将制药工业列入重点治理的个行业之，然而，此类废水水质复杂多变，多含杂环类等结构复杂难降解生物抑制性强的有机物，处理难度相当大，而采用传统的生化法进行混合集约处理，不但处理效果也不好，而且容易造成污染物的生态迁移和富集。因此，寻找种经济有效的处理方法就显得十分重要。近几十年来，采用光催化法替代传统的好氧厌氧生物化学法处理制药废水的研究发展非常迅速，全面涉及到制药废水的单独处理预处理以及后续处理等各个工艺部分。光催化氧化技术与其他的水处理技术相比，具有操作简便，处理效果彻底，化学活性高，价格低廉，安全无毒，对设备及操作条件要求低，无二次污染等特点，且在常温常压下就能使高分子有毒有机化合物如有机磷化合物氯仿以及多环芳烃等难降解的有机物彻底降解为无毒无害的小分子无机化合物。因此，用光催化氧化技术处理如制药废水这种难生化降解的工业废水的发展前景必将十分广阔。.的晶体结构二氧化钛是种多晶型的化合物，常见的型半导体在自然界中有三种结晶形态金红石型锐态型和板钛型。板态矿型在自然界中非常少见，属于斜方晶系，是种不稳定的晶型。以烷基钛或钛酸钠与氢氧化钾或氢氧化钠为原料，在加热器中加热到，煅烧数天即可制得板态矿型的，再将温度上升至左右即可转化为金红石型。由于其物理化学性质不稳定，所以它在实际应用中并没有太大的利用价值。金红石型和锐钛型是同晶型，同属于四方晶系，但具有不同的晶格，因而它们的射线图像不同，锐钛型的衍射角为.,金红石型的的衍射角为.。万方数据青霉素生产废水的光催化降解三种晶相的物理性质对比金红石板钛矿锐钛矿的物理化学性质有很大差异，根本原因是的原子排列方式和晶体结构不相同。板钛矿结构是不稳定的，是种亚稳相，因此很少被利用虽然金红石和锐钛矿属于同晶系，但是金红石的原子排列比锐钛型要致密很多，金红石有较大的相对密度和折射率，同时它的光分散能力遮盖力和着色力都比其他两种结构的强的多，因此被广泛应用于涂料，造纸，陶瓷，橡胶，塑料和纺织工业，用作重要的白色涂料。另外，金红石对紫外线有良好的屏蔽作用，在化妆品中加入金红石型的可用作光吸收剂吸收紫外线保护皮肤。锐钛矿具有优异的光催化活性，因而在环保领域显示出非常广阔的应用前景。的晶格和电子结构人工合成的二氧化钛为结构，而自然界中的三种晶型可以用相互连接的八面体来表示，它们的不同之处在于八面体畸变的程度和八面体的连接的方式。锐钛矿属于斜方晶畸变，对称性较低，金红石型的二氧化钛是不规则的八面体，属于微显斜方晶系。锐钛矿型中的每个八面体只和周围个八面体相连接，而金红石型的每个八面体都和周围个八面体相连。锐钛矿的钛氧键要比金红石的小，而钛钛键的键长比金红石要大。金红石的带隙能略低于锐钛矿，稳定性比锐钛型的差，而且金红石对氧的吸附能力比锐钛矿型要强。的结构转变目前，探索加热时的结构改变机制的研究已越来越多。般认为，加热时，锐钛矿相会转换为金红石相，继而又相对稳定，即使在高温下，也不再进步分解和转化。该相变是种成核和生长过程，首先，金红石在锐钛矿表面成核，然后向体相扩展，相位差变大，而相位变化将不可避免地导致键的断裂和原子重排，此时锐钛矿相半致密的表面将转变为金红石相半排面。在这些晶面中，钛和氧原子合作重排，大部分的钛原子通过六个钛断裂，转到新的地方而变成金红石相。金红石相和锐钛矿相形成不平衡的相变，它们相变温度在温度范围内，但相变温度与颗粒大小杂质处理气氛和表面积等密切相关，处理气氛和杂质的不同会造成不同的结构缺点，因此将严重影响锐钛矿金红石相变温度和速率。.光催化氧化光催化反应是利用光能来催化促进物质转化的种催化反应，也即在光和催化剂同时作用下，促进物质发生化学反应。年，和在型半导体的电极上发现了水能够在光的作用下发生分解的现象，从此开始了其在多相光催化研究领域的个新时代。从世纪年代开始，以全球能源危机为背景，研究大多都局限在太阳能的储存与转换光分解水制氢，但由于万方数据第章绪论反应过程中相对较低的光催化量子效率和催化活性，该研究到目前为止都还没有多大进展。年，等用光催化降解，取得了突破性的实验结果，从此以后，光催化氧化技术在环境保护领域得以全面展开。通过几十年的研究和开发，光催化氧化技术取得了巨大的进步，而且已经在去除气相和水相中难降解甚至有毒有害的有机污染物的实际工程中得到了应用。光催化反应原理根据固体的能带理论，半导体的基本能带结构是，存在系列的满带，最上面的满带称为价带同时，存在系列的空带，最下面的空带称为导带价带和导带之间为禁带。当照射光的能量等于或者大于禁带宽度时，半导体价带上的电子就会被激发，进而跃迁到导带，同时在价带产生相应的空穴，这样就在半导体内部生成了电子空穴对。锐钛型的禁带宽度为.，当它吸收了波长小于或者等于.的光子后，价带中的电子就会被激发到导带，形成带负电的高活性电子，同时在价带上产生带正电的空穴。因为半导体的能带是不连续性，而且空穴和电子的寿命较长，所以在电场力的作用下，电子与空穴会发生分离，进而迁移到粒子表面的不同位置。它们能够通过扩散的方式或电场作用下运动，当它们运动到颗粒表面时，就会和吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷捕获，也可能直接发生复合。空穴和电子在半导体催化剂粒子内部或表面光催化氧化