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随着中国经济的发展、人民生活水平的不断提高,酒店、商场、办公楼等公共场所都安装了集中空调通风系统来改善生活和办公环境。集中空调冷却水系统是集中空调通风系统的重要组成部分,由于长时间运行,产生腐蚀、结垢、形成生物粘泥和出现军团菌污染等问题。而军团菌污染会对生活和工作在集中空调通风系统周围的人群健康产生重大影响,据WHO报道,由军团菌引起的军团病病死率高达20%。因此,研究控制冷却水军团菌污染的技术已变得刻不容缓。目前,去除冷却水军团菌污染最直接、有效的方法就是采用消毒的方式。最常用的消毒方式是投加化学消毒药剂。然而,其不能有效解决军团菌污染问题,还会增加冷却水系统的浓缩倍数,提高冷却水系统的排污量。以负载TiO2泡沫镍为核心光催化氧化技术不仅可以有效解决上述问题,而且还能够通过降解冷却水中的有机污染物来降低军团菌滋生繁殖的营养源,从而实现对冷却水军团菌污染的标本兼治。但是由于缺乏光催化降解污染物的反应动力学等基底数据,现有的光催化反应器处理效能不高,以及存在冷却水水质、水量波动会对处理效果产生影响等问题没有得到有效解决,限制以负载TiO2泡沫镍为核心光催化氧化技术在冷却水处理中的应用。因此,针对上述存在的问题,开展了以下三个方面的工作：(1)研制高效的光催化反应器(第二章)。本章以圆筒式光催化反应器为模型,以亚甲基蓝和大肠杆菌为模拟污染物,研究提高光催化反应器性能的方法。通过优化紫外光源光强(16w)、负载TiO2泡沫镍网的填充密度(镍网圆筒的直径为7cm)和安装紫外光强增强器(铝制),研制出了新型的光催化反应器。新型的光催化反应器可达到亚甲基蓝在120min的降解率为67.97%,比未优化前效率提高80%,20min大肠杆菌的杀灭率为6.28log。光催化降解亚甲基蓝反应表现为一级反应,满足Langmuir-Hinshelwood一级反应动力学方程,动力学方程求出的理论值与试验值能较好地吻合。亚甲基蓝初始浓度越大,溶液吸收的有效光子能量越多,降解速率常数降低。光催化灭菌反应表现为一级反应,满足Langmuir-Hinshelwood方程一级反应动力学方程。对新型光催化反应器的杀菌效果影响最大的是光源功率,其次为紫外光强增强器,亚甲基蓝的浓度影响最小。(2)第三章以实际冷却塔水水样为处理对象,以冷却水中的细菌总数为评价指标,研究冷却水中进水流量、进水水质等变化对新型光催化反应器处理效果的影响。随着光催化反应器的进水流量从25L/h增加至50L/h,对冷却水中微生物的平均杀灭率从2.89log下降至2.35log,进水流量增大,光催化反应器杀菌效果降低。实验结果与采用第二章中得出的光催化灭菌反应一级动力学方程(y=0.192x-0.096)计算出的理论值能较好地吻合。浊度越大,对水的透光率越低,导致到达光催化剂表面的光量子数越少,进而使得光催化反应速度降低,使得单位时间内的处理效率下降。光催化反应器在冷却水中降解亚甲基蓝的一级表观速率常数K1为0.004mg·(L·min)-1,与纯净水中的一级表观速率常数相比,降低了接近一倍。这表明冷却水的水质对亚甲基蓝的降解效果有重要影响。(3)第四章以负载TiO2泡沫镍网作为阴极,以铁丝作为阳极,在模拟冷却水的温度为30～40℃的条件下,研究在冷却水中牺牲阳极的方法对负载TiO2泡沫镍网的缓蚀作用,并评价了阴极保护技术对泡沫镍网污染物去除性能的影响。结果显示,当冷却水温度在30～40℃时,采用阴极保护前后,泡沫镍网的腐蚀速度从0.165g/(m2·h)～0.661g/(m2·h)下降至3.122g/(m2·h)～-0.538g/(m2·h),腐蚀速率从1.81～7.242mm/a下降至-3.480～-0.600mm/a,参照金属损失等级划分标准,泡沫镍网采用阴极保护后在冷却水中由高腐蚀转变为低腐蚀。这表明阴极保护的方法可以有效的减缓泡沫镍网在冷却水中的腐蚀速度,延长泡沫镍网的使用寿命,提高泡沫镍网光催化技术的经济效益。实验结果还表明阴极保护对泡沫镍网的灭菌性能影响甚微,对泡沫镍网的亚甲基蓝降解效能没有影响。