光催化膜與光催化膜反應器：現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

第1章 多相光催化：一種有前景的高級氧化技術(shù) 001
1.1 簡介 002
1.2 TiO2光催化的基本原理 003
1.2.1 導體、絕緣體和半導體 003
1.2.2 半導體材料的性能 004
1.2.3 光催化過程 008
1.3 改性TiO2的可見光活性 010
1.4 光催化合成與光催化降解 012
1.5 操作參數(shù) 012
1.5.1 pH值 012
1.5.2 氧含量 013
1.5.3 溫度 013
1.6 光催化反應器模擬 014
1.6.1 光催化反應動力學 017
1.6.2 光催化與其他高級氧化技術(shù)的集成 021
1.6.3 TiO2/H2O2光催化 022
1.6.4 TiO2/S2O82?光催化 023
1.6.5 TiO2/O3光催化 023
1.7 結(jié)論和未來趨勢 024
參考文獻 025

第2章 膜與膜分離過程基礎(chǔ) 033
2.1 簡介 034
2.2 膜分離技術(shù)開發(fā)歷程 035
2.3 膜的分類 036
2.3.1 膜材料 036
2.3.2 膜的幾何參數(shù) 038
2.3.3 膜形態(tài) 039
2.4 聚合物膜的制備 040
2.5 膜操作 043
2.5.1 壓力驅(qū)動膜分離操作實例 043
2.5.2 濃度驅(qū)動膜分離操作實例 044
2.5.3 蒸汽分壓驅(qū)動膜分離操作實例 045
2.6 膜污染問題 046
2.7 結(jié)論和未來趨勢 047
參考文獻 047

第3章 光催化膜材料與設計 053
3.1 簡介 054
3.2 光催化膜的設計 055
3.2.1 光催化膜基材 055
3.2.2 光催化膜的制備 056
3.2.3 與膜集成的光催化劑類型 061
3.3 結(jié)論和未來趨勢 067
參考文獻 068
擴展閱讀 072

第4章 利用壓力驅(qū)動膜分離技術(shù)的PMR 073
4.1 簡介 074
4.2 光催化膜反應器中的膜污染 075
4.3 光催化膜反應器中膜的穩(wěn)定性 078
4.4 影響光催化膜反應器滲透液質(zhì)量的操作參數(shù) 081
4.5 光催化膜反應器結(jié)構(gòu)和設計實例 084
4.6 結(jié)論和未來趨勢 090
參考文獻 091

第5章 利用非壓力驅(qū)動膜分離技術(shù)的PMR 095
5.1 簡介 096
5.2 光催化與滲透蒸發(fā)集成 098
5.2.1 滲透蒸發(fā)原理 098
5.2.2 滲透蒸發(fā)運行 100
5.2.3 滲透蒸發(fā)光催化反應器的應用 107
5.3 光催化與透析集成 113
5.3.1 透析原理 113
5.3.2 透析光催化反應器的應用 113
5.4 光催化與膜接觸器集成 115
5.4.1 膜接觸器原理 115
5.4.2 光催化反應器與膜接觸器的集成應用 116
5.5 光催化與膜蒸餾集成 117
5.5.1 膜蒸餾原理 117
5.5.2 光催化反應器與膜蒸餾集成的應用 118
5.6 結(jié)論和未來趨勢 119
參考文獻 121

第6章 PM反應器的性能 127
6.1 簡介 128
6.2 PM反應器的結(jié)構(gòu)和設計 129
6.3 PM反應器中的膜污染 131
6.3.1 污染類型 132
6.3.2 膜污染控制方法 133
6.4 PM反應器應用概述 134
6.4.1 水處理 134
6.4.2 制氫 134
6.4.3 CO2還原 135
6.5 結(jié)論和未來趨勢 135
參考文獻 136
擴展閱讀 138

第7章 PMR在水和有機污染物廢水處理中的應用 139
7.1 簡介 140
7.2 光催化降解有機污染物的光催化膜反應器 141
7.2.1 油和油脂 141
7.2.2 酚類 143
7.2.3 染料 145
7.2.4 其他污染物 149
7.3 結(jié)論和未來趨勢 151
參考文獻 151

第8章 PMR在光催化合成有機物中的應用 155
8.1 簡介 156
8.2 影響光催化膜反應器產(chǎn)品性能的因素 157
8.2.1 光催化劑濃度 157
8.2.2 底物濃度 157
8.2.3 pH值 158
8.2.4 光波長和光強度 158
8.2.5 其他物質(zhì) 159
8.2.6 膜特性 159
8.3 光催化膜反應器中有機物的部分氧化 159
8.3.1 苯羥基化制取苯酚 159
8.3.2 芳香醇轉(zhuǎn)化為醛和阿魏酸轉(zhuǎn)化為香草醛 161
8.4 光催化膜反應器中的還原反應 163
8.4.1 酮的光催化氫化 163
8.4.2 光催化還原二氧化碳制甲醇 165
8.4.3 光催化還原亞硝酸鹽制氨 167
8.5 結(jié)論和未來趨勢 167
參考文獻 167

第9章 PMR大規(guī)模應用離我們還有多遠？ 171
9.1 光催化膜反應器發(fā)展方向 172
9.2 光催化膜反應器技術(shù)問題 175
9.2.1 技術(shù)問題的類別和相互關(guān)系 175
9.2.2 技術(shù)問題評估 176
9.2.3 運行問題評估 189
9.2.4 性能指標 191
9.3 經(jīng)濟問題 195
9.3.1 設備投資費用 195
9.3.2 運行費用 195
9.4 可持續(xù)性評估 196
9.5 結(jié)論和未來趨勢 199
9.5.1 總體評價 199
9.5.2 研發(fā)的重點 201
附錄 203
參考文獻 204

第10章 光催化膜反應器的數(shù)學建模 213
10.1 簡介 214
10.2 反應器構(gòu)型 214
10.2.1 光催化膜反應器 214
10.2.2 側(cè)流式光催化膜反應器 215
10.2.3 浸沒式光催化膜反應器 215
10.2.4 光催化-膜蒸餾反應器 216
10.3 反應動力學模型 217
10.3.1 一級和零級反應動力學 217
10.3.2 非整數(shù)冪反應動力學 218
10.3.3 兩步反應動力學 220
10.3.4 背景物質(zhì)的影響 221
10.4 連續(xù)流動反應器模型 222
10.4.1 連續(xù)攪拌槽式反應器一級動力學模型 222
10.4.2 連續(xù)攪拌槽式反應器零級動力學模型 223
10.4.3 復雜連續(xù)流動反應器的數(shù)值方法 224
參考文獻 225

第11章 光催化膜反應器的經(jīng)濟性 229
11.1 簡介 230
11.2 光催化膜反應器系統(tǒng)的成本估算 234
11.2.1 光催化部分成本估算 234
11.2.2 膜分離部分成本估算 244
11.3 結(jié)論和未來趨勢 247
參考文獻 248