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水射流空化是近年来刚刚兴起的一项新型水处理技术，其反应条件温和，无需添加化学试剂，对废水中有机污染物的无害化处理并避免二次污染方面具有重要意义。与上世纪九十年代发展起来的超声空化相比，水射流空化具有反应装置简单、能耗相对小、操作方便、维护费用低、易实现规模化等优点。然而，该技术尚处于基础理论研究和试验阶段，仍有许多问题需要研究和解决。
电化学和光催化技术都是传统的水处理技术，它们都能有效降解水中的多种有机污染物，但在实际应用中会出现传质受限、极板钝化、催化剂失活或团聚等问题，大大降低其处理效率。
本论文结合水射流空化的技术特点，将其与传统的电化学和/或光催化技术相结合，以模拟染料废水为考察对象，系统研究了水射流空化与电解技术相结合、水射流空化与光催化技术相结合及其三者联合应用的水处理技术，为水射流空化技术对电化学和光催化技术的强化效果和规模化应用提供了科学与实验依据。论文的主要研究工作及结论如下：
1.探讨了水射流空化装置的水力特性；将水射流空化技术与电化学方法相组合，处理活性艳红X-3B模拟染料废水，研究了水射流空化对电化学过程的强化及各种因素对该联合体系的影响。结果表明：水射流空化能明显提高电解染料溶液时的电流密度；与单独水射流空化和搅拌作用下电解处理效果的简单线性加和相比，两者联合应用的处理效果更高，具有明显的协同效应；染料在水射流空化作用下的电解符合一级反应动力学方程，其反应速率常数和强化因子均随染料初始浓度的升高而增大；空化管的尺寸影响射流空化装置的水力特性，从而影响染料的射流空化-电解联合降解效果，最佳的空化管为喉部直径2mm、喉管长度0 mm的管1，此时空化数为0.41；最佳的电极材料为Ti-IrO2作阳极、石墨作阴极；阳极极板放置在空化管管口正下方的位置最佳；酸性条件有利于染料的脱色降解；溶液中加入Cl-能加快脱色反应速率，而CO32-则会抑制染料的降解。在水射流空化与电化学的联合作用下，活性艳红X-3B分子中的偶氮键断裂，萘环裂解为多取代苯环类化合物。
2.水射流空化与光催化技术的联合能提高活性艳红X-3B的降解效率。与单独的射流空化或光催化作用相比，两者联合应用具有明显的协同效应。光催化剂TiO2在经射流空化或机械搅拌作用下光催化反应90min后的扫描电镜(SEM)分析表明，射流空化对TiO2微粒具有明显的解聚集作用。对该联合体系进行影响因素的探讨，发现P25型二氧化钛具有更优的光催化活性；采用较小喉部直径和较短喉管长度的文丘里管更有利于染料的脱色；活性艳红X-3B在射流空化或机械搅拌作用下的光催化降解均符合一级反应动力学；随着TiO2投加量的增大，搅拌作用下的光催化反应速率不断上升，而射流空化作用下的光催化反应速率上升至100 mg/L时的10.37×10-3min-1，继而下降；水射流空化对光催化反应的强化程度在TiO2浓度较低时更大；染料的降解速率常数随着染料初始浓度和溶液初始pH的降低而增大；向溶液中加入NO3-或SO42-会增强活性艳红X-3B的脱色效率，而Cl-，尤其是HCO3-的存在则会抑制染料的脱色降解。在水射流空化与光催化的联合作用下，活性艳红X-3B分子中的偶氮键、萘环、苯环和三嗪环结构均能发生不同程度的断裂和分解。
3.通过溶胶-凝胶法制备TiO2/Ti电极，考察了水射流空化对负载型光电催化反应的强化。结果表明：射流空化技术能将TiO2/Ti光电催化效率提高67.4％；与单独的射流空化和光电催化作用相比，二者的联合作用具有明显的协同效应；TiO2在钛板上的负载量越高，染料的降解效果越好；活性艳红X-3B在射流空化或机械搅拌作用下的负载型光电催化反应符合一级反应动力学模型，其动力学常数均随染料初始浓度的升高而降低；在20-200 mg/L的染料初始浓度考察范围内，水射流空化和光电催化的联合作用比机械搅拌条件下的光电催化的染料的去除速率增大到1.30-1.86倍。
4.将水射流空化技术应用于电解和分散型光催化的联合体系中。研究发现，水射流空化能有效提高活性艳红X-3B的电解-光催化联合降解效率。在射流空化作用下染料的电解-光催化联合降解符合一级反应动力学方程。在染料初始浓度和光催化剂TiO2投加量的考察范围内，其动力学常数是机械搅拌作用下电解-光催化联合处理的动力学常数的1.59-2.90倍。这主要是由于射流空化产生的物理和化学效应能减小电极表面的扩散层厚度，并对光催化剂微粒有解聚集作用。随着染料初始浓度从20 mg/L升高至200 mg/L，水射流空化或机械搅拌作用下的电解-光催化联合处理效率降低，而强化因子在80 mg/L时有最大值2.65；在TiO2投加量的考察范围(0-200 mg/L)内，射流空化对投加20 mg/L TiO2时的电解-光催化联合体系的强化倍数最大，为2.90。酸性条件有利于活性艳红X-3B在射流空化协同下的电解-光催化联合降解，但其强化倍数在中性条件下最大。Cl-的存在能加速染料的脱色降解，而向溶液中投加NaHCO3或FeSO4则会降低染料的脱色速率。水射流空化-电解-分散型光催化三者的联合作用能使活性艳红X-3B分子中的偶氮基团快速发生断裂，并有效破坏其分子中的萘环、苯环和三嗪环结构。
5.对阳离子染料罗丹明B溶液分别进行水射流空化或机械搅拌作用下电解、光催化、电解联合光催化的处理，发现射流空化技术能将该染料的电解速率提高至1.86倍，光催化降解速率提高至4.65倍，用。将水射流空化技术应用于电解、光催化或这两种方法的联合将会解决在实际的电解和/或光催化过程中遇到的上述问题。本论文的研究结果为大规模工业废水的处理提供一个更具前景的方法，对于将电解或光催化技术推向实际废水的处理应用具有重要的参考意义。