光催化膜與光催化膜反應(yīng)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(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體 003
1.2.2 半導(dǎo)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(yīng)器模擬 014
1.6.1 光催化反應(yīng)動力學(xué) 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(shè)計 053
3.1 簡介 054
3.2 光催化膜的設(shè)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(yīng)器中的膜污染 075
4.3 光催化膜反應(yīng)器中膜的穩(wěn)定性 078
4.4 影響光催化膜反應(yīng)器滲透液質(zhì)量的操作參數(shù) 081
4.5 光催化膜反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和設(shè)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(yīng)器的應(yīng)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(yīng)器的應(yīng)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(yīng)器與膜接觸器的集成應(yīng)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(yīng)器與膜蒸餾集成的應(yīng)用 118
5.6 結(jié)論和未來趨勢 119
參考文獻 121

第6章 PM反應(yīng)器的性能 127
6.1 簡介 128
6.2 PM反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計 129
6.3 PM反應(yīng)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(yīng)器應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用 155
8.1 簡介 156
8.2 影響光催化膜反應(yīng)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(yīng)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(yīng)器中的還原反應(yīng) 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(yīng)用離我們還有多遠(yuǎn)？ 171
9.1 光催化膜反應(yīng)器發(fā)展方向 172
9.2 光催化膜反應(yīng)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(biāo) 191
9.3 經(jīng)濟問題 195
9.3.1 設(shè)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(yīng)器的數(shù)學(xué)建模 213
10.1 簡介 214
10.2 反應(yīng)器構(gòu)型 214
10.2.1 光催化膜反應(yīng)器 214
10.2.2 側(cè)流式光催化膜反應(yīng)器 215
10.2.3 浸沒式光催化膜反應(yīng)器 215
10.2.4 光催化-膜蒸餾反應(yīng)器 216
10.3 反應(yīng)動力學(xué)模型 217
10.3.1 一級和零級反應(yīng)動力學(xué) 217
10.3.2 非整數(shù)冪反應(yīng)動力學(xué) 218
10.3.3 兩步反應(yīng)動力學(xué) 220
10.3.4 背景物質(zhì)的影響 221
10.4 連續(xù)流動反應(yīng)器模型 222
10.4.1 連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器一級動力學(xué)模型 222
10.4.2 連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器零級動力學(xué)模型 223
10.4.3 復(fù)雜連續(xù)流動反應(yīng)器的數(shù)值方法 224
參考文獻 225

第11章 光催化膜反應(yīng)器的經(jīng)濟性 229
11.1 簡介 230
11.2 光催化膜反應(yīng)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