低壓浸沒式膜光催化反應(yīng)器運行影響因素

1、低壓浸沒式膜-光催化反應(yīng)器運行影響因素摘要經(jīng)一批動力學(xué)試驗發(fā)現(xiàn)，以低壓浸沒式膜-光催化技術(shù)技術(shù)協(xié)同凈化BPA廢水，其影響因素有pH、曝氣量、二氧化鈦（TiO2）濃度和BPA濃度。研究發(fā)現(xiàn)，對于連續(xù)流浸沒式膜光催化系統(tǒng)（SMPR）而言，pH值為4、二氧化鈦濃度為0.5 g / L、曝氣量為0.5 L/min時為系統(tǒng)最佳運行條件。初始BPA濃度在550 ppm時反應(yīng)符合LH動力方程。在2h停留時間內(nèi)，當(dāng)滲透通量為100 L/(m2. h)時，反應(yīng)進(jìn)行90min，初始濃度為10 ppm BPA可降解97%；反應(yīng)進(jìn)行120min，初始濃度為10 ppm BPA可礦化90%以上。試驗同時研究了滲透通量以

2、及間歇滲透方式對廢水的處理效果、SMPR的效率、膜運行的穩(wěn)定性的影響。在簡單的CSTR模型中，我們明確了BPA初始濃度的對SMPR系統(tǒng)運行的影響，但這種成功是有限的。對于低濃度的有機污染物的去除，SMPR系統(tǒng)有望成為一種更有效的方法。1 引言二氧化鈦（TiO2）光催化已成為一個非常活躍的研究領(lǐng)域。當(dāng)波長小于385nm時，波附帶的光子被二氧化鈦的吸收。電子從化學(xué)價帶進(jìn)入導(dǎo)帶，在價帶形成空穴。這些空穴具有強氧化作用，可氧化許多被吸附的有機物或者從在水中產(chǎn)生羥基自由基為以后氧化反應(yīng)作準(zhǔn)備。但是這些電荷載體也會因為互相結(jié)合而降低光催化過程的效率。二氧化鈦因為自身的光化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)和化學(xué)穩(wěn)定性已被認(rèn)

3、為是一個良好的光催化劑，若要大規(guī)模投入應(yīng)用，亞微米大小的光催化劑的回收仍然是工程學(xué)關(guān)心主要的問題。在底物中固定二氧化鈦微?？杀苊夤獯呋瘎┑难a充，然而這樣通常會影響物質(zhì)傳輸。曾多次嘗試在懸浮光催化系統(tǒng)中回收顆粒催化劑，如對TiO2進(jìn)行pH值的調(diào)整、在磁場中對二氧化鈦磁性涂層強化其分離等。這些方法提高了沉降性能，可促進(jìn)催化劑在批處理過程中的回收。然而，但這些方法都存在一定的局限性：在氧化過程中，如若回收所有TiO2顆粒物則不能連續(xù)回收處理水。膜技術(shù)可以通過從處理水中強化分離TiO2顆粒，它將改進(jìn)光催化氧化過程。這樣，就可以取得更大的產(chǎn)水量。Molinari、Sun等人曾嘗試在一個小模塊中將光催化和

4、膜技術(shù)結(jié)合在一起應(yīng)用。Molinari證明在系統(tǒng)壓力為6 bar時，聯(lián)合使用光催化系統(tǒng)和納濾技術(shù)，可降解胡敏酸、有機染料和4-亞硝基苯酚。他們研究發(fā)現(xiàn)使用納濾膜可在光催化反應(yīng)中，同時將系統(tǒng)中的光催化劑和氧化物截留。但是，在光催化過程中形成的小分子物質(zhì)仍然可以穿過膜孔，從而降低了綜合效率。Sun等人在報告中指出通過無機的陶瓷膜和以TiO2-Fe2O3為催化劑的光催化系統(tǒng)能鈍化埃希氏菌屬大腸菌(大腸埃希氏菌)，它們的鈍化率高達(dá)90%。光催化反應(yīng)中膜選擇Molinari等使用的高壓納濾膜或者低壓微濾膜(MF)和超濾膜(UF)。納濾膜可以截留低分子物質(zhì)的優(yōu)點，但微濾膜和超濾膜比納濾膜更節(jié)省，通常作為浸

5、沒式膜使用。由于浸沒膜制作和運行成本較低，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于膜生物反應(yīng)器（MBR）。浸沒式膜組件的主要特征包括以曝氣為主要機械方法提供膜清洗和以抽吸方式從系統(tǒng)中回收滲透水，操作中要防止系統(tǒng)壓力過大。常壓開放式系統(tǒng)可以降低整體營運成本。Fu等人描述了浸沒式膜-光催化反應(yīng)器（SMPR）降解黃腐酸的過程。反應(yīng)器由過濾單元和光催化氧化單元組成。一個'內(nèi)室'合成二氧化鈦，據(jù)報道，它還可以強化二氧化鈦的分離和由于二氧化鈦粒徑較大可以保持系統(tǒng)在高通量下滲濾運行。研究還表明經(jīng)2小時的紫外線照射，73的總有機碳得到了去除。2 試驗2.1 材料和試驗方法用于試驗的TiO2 P25型納米二氧化鈦是由德國

6、Degussa AG生產(chǎn)。所使用的高純度的BPA的物理和化學(xué)性質(zhì)如表1所示。通過氫氧化鈉和高氯酸調(diào)節(jié)pH值。凈化后的空氣作為實驗氧氣來源。除非另外說明，所有試驗采用18.2兆歐的純水。微濾膜材質(zhì)為PVDF，由中國藍(lán)星生產(chǎn)制造，平均孔徑為0.2 微米，外徑1毫米基于我們以往的研究我們選擇聚偏氟乙烯膜。表1 BPA性質(zhì)化學(xué)名稱雙酚A分子式C15H16O2分子量228溶解性120-30025蒸汽壓力<122密度（g/cm3）1.195化學(xué)結(jié)構(gòu)2.2 光接觸反應(yīng)器一批接觸反應(yīng)器試驗在硼硅玻璃光反應(yīng)器（圖1 ）中進(jìn)行。紫外線A照射提供了4個為8W黑光熒光燈位于光反應(yīng)器四側(cè)。燈的發(fā)射波長300至42

7、0納米的范圍，峰值355 nm左右。準(zhǔn)備800mL的TiO2懸浮液，按照預(yù)先確定的數(shù)量加入二氧化鈦和BPA，隨后使用高氯酸和氫氧化鈉進(jìn)行pH值調(diào)整。二氧化鈦的濃度是從0.22 g / L不等，研究中pH的取值為4 ，第7和10時。最后將初始濃度為10ppm的BPA在啟動光反應(yīng)器前10分鐘加入。在所有試驗中，除非另有說明，否則加入BPA的濃度均為10ppm。曝氣系統(tǒng)由凈化后的氣缸和陶瓷擴(kuò)散器組成。研究中曝氣量的范圍為0.2-5 L/min（氣速的速度為2.9 × 10-45.9 × 10-4 m/s）。為研究氣泡的影響，接通一盞8W紫外燈。入射光強度，無論曝氣與否，都可通過以

8、通過掛在墻上的光反應(yīng)器的紫外傳感器放射計測出。通過這種方式，光的透射通過65毫米直徑光反應(yīng)器中的純水被測出。測定預(yù)先確定采樣時間，經(jīng)過0.22微米的膜過濾后，通過相應(yīng)的分析方法測出。不同曝氣量時，二氧化鈦粒徑分布也可在實驗中測出。圖1 試驗系統(tǒng)流程圖2.3 浸沒式膜-光催化反應(yīng)器圖2為浸沒式膜-光催化反應(yīng)器系統(tǒng)圖。它包括一個硼硅酸鹽玻璃光反應(yīng)器，同前面用于動力學(xué)實驗的反應(yīng)器差不多，中心位置裝入4.1×10-3左右面積中空纖維膜組件。應(yīng)當(dāng)指出的是，在這個系統(tǒng)中，膜組件是浸沒式，而不是占用另一個空間，這和Fu等人的試驗裝置有所不同。這種方法提供了一個更為緊湊的系統(tǒng)，但正如前面所說，需要仔

9、細(xì)挑選的膜材料。在實驗中，系統(tǒng)通量恒定在100 L/(m2 .h)，這可通過系統(tǒng)中的自吸泵實現(xiàn)。所有實驗的跨膜壓力（TMP）通過在線壓力裝置測出。A級傳感器是用來系統(tǒng)控制10ppmBPA的進(jìn)水量，以保證反應(yīng)器總體積不變。按照預(yù)先設(shè)定的時間取得過濾水樣，同時分析當(dāng)中BPA和總有機碳的濃度。在降解20ppm的BPA時，同時調(diào)整相應(yīng)水泵，考慮滲透通量的變化（40, 60 和100 L/(m2 .h)）對系統(tǒng)的影響。試驗同時研究了BPA進(jìn)水濃度分別為10, 20 和 50 ppm時的情況。圖2 連續(xù)式膜-光反應(yīng)器試驗系統(tǒng)圖2.4 膜吸附以及停留時間分配的示蹤試驗如圖2所顯示，無論是否存在膜元件，膜吸附

10、的通過向SMPR反應(yīng)器脈沖輸入追蹤測試進(jìn)行。起初，向反應(yīng)器中不斷加入純水直到一定數(shù)量的BPA脈沖輸入到反應(yīng)器進(jìn)水中。注入的BPA在0.5 L/min的曝氣作用下迅速在系統(tǒng)中混勻。引入BPA后，停止向系統(tǒng)加入純水以保證系統(tǒng)中擴(kuò)散稀釋后的BPA的濃度固定在10ppm。按照預(yù)定的時間，測出反應(yīng)器中以及出水中相應(yīng)的BPA濃度。對于已確定停留時間的SMPR系統(tǒng)，同步進(jìn)行氯化鈉示蹤試驗，其步驟同上述方法相似，區(qū)別在于加入氯化鈉后，系統(tǒng)仍不斷補入純水。以氯化鈉代替BPA進(jìn)行電阻測試是為了避免產(chǎn)生膜吸附。2.5 分析方法樣品中BPA的濃度通過使用一臺高性能液體色譜分析儀接口與二極管陣列檢測器測出。分離通過包括

11、50%水和50%乙腈的流動相根據(jù)高性能液體色譜專欄(3.9mm×150 mm，5m)進(jìn)行對比測出。樣品中存在的TOC通過TOC儀測出。氯化鈉的濃度通過離子色譜法測出。分散的顆粒大小通過Brookhaven ZetaPals微粒大小測量出，樣品濁度由HACH 2100AN分辨出。BPA對TOC的貢獻(xiàn)值由下列方程(1)算出。方程中，Mr是分子量和Co試驗中有機物的初始濃度。3 結(jié)果和討論3.1 光反應(yīng)器初始pH值影響不同pH值下的降解速率見表2。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，pH值為4時降解率約為pH值為10時的兩倍。酸性條件有利于BPA的降解，這同Watanabe、Chiang等人的研究結(jié)論相吻合。P25

12、 TiO2零電荷點時pH值在6.3左右，因此酸性介質(zhì)下TiO2表面帶正電荷。從模擬點電荷的分子的所有非氫原子中的BPA發(fā)現(xiàn)有兩負(fù)電荷的氧原子在羥基組和四個負(fù)電荷的碳原子形成了酚醛。因此認(rèn)為底物和TiO2表面存在引力，且酸性介質(zhì)條件下，底物和TiO2間有較高的吸附力。這種吸附力可望在光催化氧化反應(yīng)中在催化劑表面快速降解BPA。隨著pH值的增加，TiO2表面逐漸帶負(fù)電，對BPA的吸附降解逐漸減弱。表2 濃度為10ppm的BPA在不同pH條件下的降解速率（C TiO2 = 0.5 g/L ,C BPA =10 ppm,曝氣量= 1 L/min）pH值對BPA的降解（mg/（L.min）pH40.22

13、5pH70.187pH100.1243.1.2 TiO2濃度的影響在本研究中，發(fā)現(xiàn)降解10ppm的BPA時二氧化鈦的最佳濃度為0.5g/L的（表3）。0.2g/L的二氧化鈦濃度反應(yīng)速度慢，這可能是因為只有較小的活性中心可用于吸附和降解BPA 。濃度大于0.5g/L也不利于BPA的降解。雖然2g/L時活性中心總面積比0.5g/L試大，但是試驗中其對BPA的降解反而偏低為0.240 mg/(L min)，小于0.264 mg/(L min)。這可能是因為本身紫外光散射對TiO2顆粒的影響。表3 濃度為10ppm的BPA在不同TiO2濃度條件下的降解速率（C TiO2 = 0.5 g/L , pH未

14、調(diào)整,曝氣量= 1 L/min）TiO2濃度（g/L）對BPA的降解（mg/（L.min）0.20.2200.50.2641.00.2352.00.2403.13 曝氣量的影響曝氣對于膜的分離以光催化氧化反應(yīng)都很重要。前者進(jìn)程需要從充氣機械攪拌，以減少膜表面的污染，并保持二氧化鈦在懸浮液中較為均勻;而后者進(jìn)程需要溶解氧作為氧化劑和減緩電子和空穴重組反應(yīng)。圖3表明，最初降解率隨曝氣量的增加而增加，最大值出現(xiàn)在0.5L/min，隨后隨著曝氣綠的增加反而略微下降。進(jìn)一步觀察圖3可以看出，盡管0.5L/min、1 L/min 、4 L/min時有不同的降解率，但是所有的BPA在60分鐘的光照時間內(nèi)幾乎

15、全部降解。這種趨勢很好。Lee等人在流化態(tài)光催化反應(yīng)器實驗研究中發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。在他們的實驗中，2 L/min曝氣增強了甲基橙的光裂解。圖3 不同曝氣量下BPA的光降解（CTiO2 = 0.5 g/L ,C BPA =10 ppm, pH= 4）在曝氣系統(tǒng)中，曝氣會影響催化劑顆粒物的大小。曝氣對TiO2粒子的大小的影響可見表4。從表4中可以看出， 1.5小時曝氣后，0.2 L/min、4 L/min的曝氣量下，TiO2的平均直徑分別為0.75 ± 0.15m和0.31 ± 0.03m。曝氣量較高時產(chǎn)生的剪切力加大了TiO2顆粒的分解。此外，較小的TiO2顆粒，有較高的比表

16、面可更有助于BPA的降解。這就解釋了圖3中曝氣為0.2 L/min時BPA降解率較小的原因。Soparajee等人還報道了光催化反應(yīng)中TiO2粒子結(jié)塊也將產(chǎn)生類似的負(fù)面影響。表4 不同曝氣量下TiO2顆粒的平均直徑（CTiO2 = 0.5 g/L , pH= 4）曝氣量（L/min）顆粒的平均直徑（nm）0.2757±1470.5477±491.0491±524.0309±32如上文所述增加曝氣量不僅會降低催化劑的顆粒大小，同時也會增加液膜質(zhì)量傳質(zhì)系數(shù)。因而可以預(yù)測加大曝氣量可以提高光降解率。然而，在我們的系統(tǒng)中，曝氣量為0.5L/min，不能提高光降解

17、率。這可能是由于存在泡沫的原因，減少了UV在光反應(yīng)器中的傳輸。圖4所示為4 L/min時的高密度泡沫時。通過光反應(yīng)器的65毫米直徑測量發(fā)現(xiàn)隨著氣泡上升，光照強度逐漸減少（表5）。曝氣量為4L/min時光照強度為曝氣量為0.5L/min時的55%。雖然這次測量并沒有顯示系統(tǒng)中光照強度的絕對值，但是它已明確表明氣泡對光衰減作用的影響。Emets、Szymanski等人也研究了氣泡對光傳輸?shù)挠绊憽Ｆ貧鈱|(zhì)量轉(zhuǎn)移和光衰減的雙重影響，需要它取得一個平衡值，本研究中，這個值為0.5 L/min。圖4 曝氣量為0.5L/min、4L/min時的氣泡表5 不同曝氣量下的光強度曝氣量（L/min）光強度（mV/

18、cm2）無1.220.21.200.51.081.00.894.00.603.1.4 BPA初始濃度下的影響圖5顯示是在光催化系統(tǒng)中BPA的初始濃度對BPA降解效果的影響。圖5中顯示的光催化反應(yīng)中的類指數(shù)為準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)，它表同BPA濃度密切相關(guān)。表6表示的是不同BPA初始濃度下的反應(yīng)速率常數(shù)，從表中可以看出，隨著初始BPA濃度不斷增加，反應(yīng)速率常數(shù)不斷下降。朗格姆爾-欣謝爾伍德（ L-H）是一種常見的模型用于描述初始濃度底物在有機物在光催化降解中的影響。L-H模型假設(shè)，一旦到達(dá)飽和點，就不可能發(fā)生進(jìn)一步吸附。同時它還假設(shè)在活躍區(qū)域，不產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物。如下式所示，用于描述BPA的去除率最簡單

19、的為LH方程：其中，ro是BPA最初的去除率(mg/(L.min),Co (mg/L)是BPA初始濃度，K表示單分子層吸附準(zhǔn)平衡常數(shù)，kr表示試驗中所出現(xiàn)的所有限制反應(yīng)進(jìn)行的作用。逆反應(yīng)速率和初始濃度的關(guān)系如以下線性方程所示：圖5 BPA初始濃度的影響（CTiO2 = 0.5 g/L ,C BPA =10 ppm, pH= 4，曝氣量=0.5 L/min）表6 不同BPA初始濃度下的反應(yīng)速率常數(shù)（CTiO2 = 0.5 g/L , pH= 4，曝氣量=0.5 L/min）BPA初始濃度（ppm）反應(yīng)速率常數(shù)（min-1）100.0569200.0223300.0160500.0104BPA濃度

20、在550 ppm變化時其動力學(xué)變化同LH的模型較一致，此時kr = 0.476 mg/(L min)（R2 = 0.983），K= 0.044 L/mg。LH的模型同時可以用于描述堿性槐黃、苯酚/石碳酸的降解。這種反應(yīng)動力學(xué)類型表明吸附作用中在光催化降解機理中起著關(guān)鍵的作用。3.2 在浸沒式膜-光催化反應(yīng)器中BPA的降解圖6顯示了連續(xù)式SMPR對BPA的降解和礦化效率。在這系列的試驗中，將pH設(shè)定為4、二氧化鈦濃度設(shè)定為0.5 g/L、曝氣量設(shè)定為0.5 L /min。在BPA和TOC的初始值的區(qū)別在于79%的BPA重量是有機碳，即10 ppm BPA包括7.9 ppm TOC (Eq.(1)

21、。圖6中滲透同量控制在100 L/(m2 .h)，BPA的停留時間為2 h。在這個降解研究中，通量的選擇取決于10ppm的BPA的礦化率。圖6 初始濃度為10ppm的BPA的降解和礦化率（CTiO2 = 0.5 g/L ,C BPA =10 ppm, pH= 4，曝氣量=0.5 L/min）圖7 PVDF膜表面吸附BPA所引起的滲透延遲的脈沖示蹤試驗（通量為100 L/(m2 .h)）從濁度和粒徑分布測量中可以確定滲透的質(zhì)量，試驗發(fā)現(xiàn)PVDF微濾膜可以截留所有TiO2粒子。90min的紫外光光照后，BPA減少了97后，此后保持恒定直到試驗結(jié)束（圖6）。有人觀察發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)流光催化過程中的滲透量

22、和BPA濃度同最初時是不一樣的。BPA的滲透濃度始終高于體積濃度直到90min后。這可能是因為膜對BPA的吸附作用。使用BPA單獨脈沖輸入示蹤試驗表明了膜對BPA的吸附（圖7）。如果沒有膜，BPA需要2min左右混勻。BPA這個過程需要花費約2分鐘的時間才能混勻。這個時間可以利用滲透流速（ 6.7 mL/min）和滲透死區(qū)（13mL）計算得出，BPA到達(dá)采樣管至少需要2分鐘。當(dāng)加入了膜組件后，需要22分鐘BPA才能混勻。這表明，10ppm的BPA需要約20分鐘來吸附、滲透膜表面和膜孔。這些試驗證實了PVDF膜對BPA的吸附。在每個光催化反應(yīng)開始前，在黑暗中持續(xù)運行系統(tǒng)1小時以確保該系統(tǒng)是在一個

23、穩(wěn)定狀態(tài)（進(jìn)口=水槽=出口BPA的濃度）。在這段時間里，BPA可以吸附在膜表面或膜孔。當(dāng)紫外線燈打開時，池中BPA的濃度不斷下降。如圖6所示，當(dāng)?shù)蜐舛缺倔w溶液透過膜時導(dǎo)致更高的滲透濃度，此時已被吸附的BPA會在池中釋放、洗脫。體積濃度和滲透濃度的差異在在大約90 min后CSTR反應(yīng)到達(dá)穩(wěn)定時會消失。運用光催化凈化廢水的一個潛在的優(yōu)勢在于這種工藝可以光礦化所有有機物，包括目標(biāo)底物和形成的中間產(chǎn)物。中間產(chǎn)物的去除很關(guān)鍵，因為在降解BPA過程中生成的中間產(chǎn)物有時比主要污染物毒性更大，特別是在酸性條件下。圖6所示在60min時，TOC的濃度約為3ppm而BPA的濃度約為1.6ppm目錄中的濃度約為3

24、百萬分之而BPA的濃度為1.6ppm，相當(dāng)于1.26ppm的TOC。TOC和BPA的濃度差異表明在光催化氧化反應(yīng)過程中存在中間產(chǎn)物。穩(wěn)態(tài)時，SMPR可去除97 的BPA和93的TOC。雖然SMPR在通量為100 L/(m2 .h)時，可以高效連續(xù)去除BPA，但此時會產(chǎn)生膜污染。如圖8所示，TMP從10 kPa穩(wěn)定攀升至12.5 kPa。有很多途徑可以減輕膜污染。例如，可以減低通量同時加大曝氣量。然而，增加曝氣將導(dǎo)致更高的能源消耗，如前文所述，也會減少紫外線的傳輸。因此，為了在低曝氣量的條件下維持高通量，試驗研究了間歇運行的效果，結(jié)果如圖8所示。在這種情況下，滲透2分鐘關(guān)閉、5分鐘運行。選擇2分

25、鐘關(guān)閉，5分鐘運行是任意和可進(jìn)一步優(yōu)化。當(dāng)抽吸泵停止時將沒有滲透水產(chǎn)生。曝氣的剪切作用可以沖刷膜表面，這樣可以減少膜表面TiO2的沉積。Howell、Hong等人發(fā)現(xiàn)在浸沒式膜系統(tǒng)的運行過程中間歇性滲透過濾可以減少膜污染的優(yōu)點。圖8 滲透同量控制在100 L/(m2 .h)時TMP對滲透效果的影響（間歇式2min關(guān)/7min開）間斷頻率(IF)被定義成關(guān)閉時間和運行時間的比值。從實際的角度來看，較低的間斷頻率將意味著凈化水更高生產(chǎn)率。雖然2分鐘關(guān)閉和5分鐘運行的間歇方式減少了膜污染的趨勢膜，如圖8 所示，但是它導(dǎo)致了水的產(chǎn)量下降了約30（圖9，IF = 0.4 ）。因此，實驗中按照間斷頻率為0

26、.1（1分鐘關(guān)閉，10分鐘運行）運行。圖9 連續(xù)運行系統(tǒng)和間歇運行系統(tǒng)中TMP變化、TOC的降解以及產(chǎn)水率的對比值得注意的是，TOC的礦化率在IF =0.1、IF =0.4、連續(xù)操作系統(tǒng)下差不多，即在250min時可去除97%的BPA (圖9)。IF =0.1、IF =0.4時，水的產(chǎn)量大約分別為連續(xù)操作系統(tǒng)下的70%和90%。將TF從0.4的降低到0.1，可增加20%水產(chǎn)量。最重要的是，研究發(fā)現(xiàn)相比于連續(xù)運行，在IF =0.1時，系統(tǒng)的TMP減少了五倍。因為TMP同能源消耗呈相應(yīng)比例比例，間歇的運行狀態(tài)將減少連續(xù)的SMPR系統(tǒng)的運行成本。3.3 停留時間的重要性膜分離反應(yīng)過程中的過濾通量可以

27、控制系統(tǒng)中有機底物的停留時間（假設(shè)膜不截留底物）?？刂仆Ａ魰r間提高降解較高濃度有機物的效率。表7顯示了過濾過程中過濾通量、停留時間以及有機物濃度的關(guān)系。圖10表明保留時間越長，滲透通量越低， TOC去除率更好。這是因為長期停留時間，可以使BPA和二氧化鈦在SMPR中有更多的接觸便于降解。當(dāng)滲透流量為60 L/(m2 .h)可達(dá)到較好的去除效果，使得20ppm的BPA的去除率高達(dá)。圖10 在不同滲透通量下20ppm的BPA的礦化率（CTiO2 = 0.5 g/L ,C BPA =20 ppm, pH= 4，曝氣量=0.5 L/min）表7 在不同滲透通量下的試驗條件（CTiO2 = 0.5 g/

28、L ,C BPA =10 ppm, pH= 4，曝氣量=0.5 L/min）滲透通量（L/(m2 .h)）停留時間（h）404.87603.251001.95正如預(yù)計的那樣，降低過濾通量可減緩TMP的上升（圖11）。當(dāng)過濾通量保持在40或60 L/(m2 .h)時，停留在膜表面的TiO2比通量為100 L/(m2 .h) 時少。此外，采用0.5 L/min的曝氣量能加快膜附近的剪切作用，并有助于低滲透通量下TiO2粒子從膜表面脫落，減少TMP的變化。圖11 不同滲透通量下TMP的變化（CTiO2 = 0.5 g/L ,C BPA =20 ppm, pH= 4，曝氣量=0.5 L/min）3.4 SMPR準(zhǔn)一級模型分析如圖12為氯化鈉試驗確定的RTD值。如圖所示，平均停留時間（ 37.5min）同預(yù)測的40 min 時間= v反應(yīng)器體積/(通量×面積)停留時間非常相似。這一結(jié)果驗證CSTR模型。在本節(jié)中，準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)結(jié)合理想CSTR模型，可用于評價BPA的初始濃度對其降解的影響。在一個等溫反應(yīng)器中，其反應(yīng)方程為：圖12氯化鈉示蹤試驗中水力停留時間對SMPR系統(tǒng)的影響由以上的區(qū)別，我們可以得到如下方程此時