光催化膜与光催化膜反应器:现状和发展趋势

第1章 多相光催化：一种有前景的高级氧化技术 001
1.1 简介 002
1.2 TiO2光催化的基本原理 003
1.2.1 导体、绝缘体和半导体 003
1.2.2 半导体材料的性能 004
1.2.3 光催化过程 008
1.3 改性TiO2的可见光活性 010
1.4 光催化合成与光催化降解 012
1.5 操作参数 012
1.5.1 pH值 012
1.5.2 氧含量 013
1.5.3 温度 013
1.6 光催化反应器模拟 014
1.6.1 光催化反应动力学 017
1.6.2 光催化与其他高级氧化技术的集成 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 结论和未来趋势 024
参考文献 025

第2章 膜与膜分离过程基础 033
2.1 简介 034
2.2 膜分离技术开发历程 035
2.3 膜的分类 036
2.3.1 膜材料 036
2.3.2 膜的几何参数 038
2.3.3 膜形态 039
2.4 聚合物膜的制备 040
2.5 膜操作 043
2.5.1 压力驱动膜分离操作实例 043
2.5.2 浓度驱动膜分离操作实例 044
2.5.3 蒸汽分压驱动膜分离操作实例 045
2.6 膜污染问题 046
2.7 结论和未来趋势 047
参考文献 047

第3章 光催化膜材料与设计 053
3.1 简介 054
3.2 光催化膜的设计 055
3.2.1 光催化膜基材 055
3.2.2 光催化膜的制备 056
3.2.3 与膜集成的光催化剂类型 061
3.3 结论和未来趋势 067
参考文献 068
扩展阅读 072

第4章 利用压力驱动膜分离技术的PMR 073
4.1 简介 074
4.2 光催化膜反应器中的膜污染 075
4.3 光催化膜反应器中膜的稳定性 078
4.4 影响光催化膜反应器渗透液质量的操作参数 081
4.5 光催化膜反应器结构和设计实例 084
4.6 结论和未来趋势 090
参考文献 091

第5章 利用非压力驱动膜分离技术的PMR 095
5.1 简介 096
5.2 光催化与渗透蒸发集成 098
5.2.1 渗透蒸发原理 098
5.2.2 渗透蒸发运行 100
5.2.3 渗透蒸发光催化反应器的应用 107
5.3 光催化与透析集成 113
5.3.1 透析原理 113
5.3.2 透析光催化反应器的应用 113
5.4 光催化与膜接触器集成 115
5.4.1 膜接触器原理 115
5.4.2 光催化反应器与膜接触器的集成应用 116
5.5 光催化与膜蒸馏集成 117
5.5.1 膜蒸馏原理 117
5.5.2 光催化反应器与膜蒸馏集成的应用 118
5.6 结论和未来趋势 119
参考文献 121

第6章 PM反应器的性能 127
6.1 简介 128
6.2 PM反应器的结构和设计 129
6.3 PM反应器中的膜污染 131
6.3.1 污染类型 132
6.3.2 膜污染控制方法 133
6.4 PM反应器应用概述 134
6.4.1 水处理 134
6.4.2 制氢 134
6.4.3 CO2还原 135
6.5 结论和未来趋势 135
参考文献 136
扩展阅读 138

第7章 PMR在水和有机污染物废水处理中的应用 139
7.1 简介 140
7.2 光催化降解有机污染物的光催化膜反应器 141
7.2.1 油和油脂 141
7.2.2 酚类 143
7.2.3 染料 145
7.2.4 其他污染物 149
7.3 结论和未来趋势 151
参考文献 151

第8章 PMR在光催化合成有机物中的应用 155
8.1 简介 156
8.2 影响光催化膜反应器产品性能的因素 157
8.2.1 光催化剂浓度 157
8.2.2 底物浓度 157
8.2.3 pH值 158
8.2.4 光波长和光强度 158
8.2.5 其他物质 159
8.2.6 膜特性 159
8.3 光催化膜反应器中有机物的部分氧化 159
8.3.1 苯羟基化制取苯酚 159
8.3.2 芳香醇转化为醛和阿魏酸转化为香草醛 161
8.4 光催化膜反应器中的还原反应 163
8.4.1 酮的光催化氢化 163
8.4.2 光催化还原二氧化碳制甲醇 165
8.4.3 光催化还原亚硝酸盐制氨 167
8.5 结论和未来趋势 167
参考文献 167

第9章 PMR大规模应用离我们还有多远？ 171
9.1 光催化膜反应器发展方向 172
9.2 光催化膜反应器技术问题 175
9.2.1 技术问题的类别和相互关系 175
9.2.2 技术问题评估 176
9.2.3 运行问题评估 189
9.2.4 性能指标 191
9.3 经济问题 195
9.3.1 设备投资费用 195
9.3.2 运行费用 195
9.4 可持续性评估 196
9.5 结论和未来趋势 199
9.5.1 总体评价 199
9.5.2 研发的重点 201
附录 203
参考文献 204

第10章 光催化膜反应器的数学建模 213
10.1 简介 214
10.2 反应器构型 214
10.2.1 光催化膜反应器 214
10.2.2 侧流式光催化膜反应器 215
10.2.3 浸没式光催化膜反应器 215
10.2.4 光催化-膜蒸馏反应器 216
10.3 反应动力学模型 217
10.3.1 一级和零级反应动力学 217
10.3.2 非整数幂反应动力学 218
10.3.3 两步反应动力学 220
10.3.4 背景物质的影响 221
10.4 连续流动反应器模型 222
10.4.1 连续搅拌槽式反应器一级动力学模型 222
10.4.2 连续搅拌槽式反应器零级动力学模型 223
10.4.3 复杂连续流动反应器的数值方法 224
参考文献 225

第11章 光催化膜反应器的经济性 229
11.1 简介 230
11.2 光催化膜反应器系统的成本估算 234
11.2.1 光催化部分成本估算 234
11.2.2 膜分离部分成本估算 244
11.3 结论和未来趋势 247
参考文献 248