半导体光催化已经被当作是一种重要的环境治理技术,利用纳米材料降解水中的有机污染物受到人们普遍的关注。本文先是制备了负载型的高性能复合光催化材料,并通过对催化剂的安装、反应器的外型和光系统等模块的考虑设计了三种类型的固定相光催化反应器,同时测试了三种光催化反应器处理水产养殖废水的效果,并从中筛选出最优的光催化反应器。具体得出如下结论:(1)采用水热法与溶胶凝胶法制备了核壳中空纳米粒子TiO2@SiO2,选择涤纶纤维有机体作为催化剂载体,运用浸渍法将TiO2@SiO2粒子负载到涤纶纤维上,制备出高性能负载型催化剂;并对其进行了表面微观形貌分析,整理后涤纶纤维表面粗糙,表明TiO2颗粒已负载于纤维表面,XRD分析表明TiO2以锐钛矿型为主。(2)以制备的负载型光催化剂作为光催化反应器的核心,并通过对催化剂的安装、反应器的外型和光系统等模块分析,设计了平板式、筒式及金字塔式三种类型的固定相光催化反应器,以光催化反应器的光照面积与反应物体积之比(A/V值)作为设计依据,得到平板式、筒式及金字塔式三种类型光催化反应器(A/V值)分别为62.5、66.7、44.5。利用三种光催化反应器处理不同浓度的水产养殖废水表明,筒式光催化反应器降解率最大,3.5h降解率达到80%以上。(3)以筒式光催化反应器作为反应系统,分别探讨光催化剂投加量、曝气量、废水的pH值以及初始浓度等因素对水产养殖废水中氨氮与COD降解率的影响,结果表明在曝气量为1.0L/min,催化剂用量12.5g,碱性条件及氨氮与COD初始浓度分别在90mg/L与120mg/L时,氨氮与COD降解率最高,达到83.4%与85.7%。选取上述实验条件在模拟养殖箱中进行连续实验表明,可使实际养殖水体中的氨氮与COD浓度降低,3天内可达到我国污水综合排放一级标准(15mg/L),并使水质保持清澈,减少换水频率。图33幅,表11个,参考文献98篇。