近年来,水资源的短缺与污染,严重制约着我国国民经济的发展,给全国的工业、农业发展带来严重的负面影响,造成巨大的经济损失。因此,合理开发、利用水资源已成为一个重要的课题。在各种用途的用水中,工业用水占据了很大的比例,其中,循环冷却水用水量又占工业用水的60％-70％以上。而冷却水在不断循环使用过程中,出现的沉积物的积累、设备的腐蚀以及微生物的大量滋生等问题,不但造成循环冷却水的使用效率低下,导致设备非计划的检修增加,而且严重制约着冷却水的循环再利用,造成巨大的人力、财力以及水资源的浪费。因此,对工业循环冷却水中各种微生物、有机物进行处理,改善循环冷却水水质,提高循环冷却水的使用效率,具有重大的意义。　　 本文采用自主研发了基于光催化原理的新型水处理装置,开展对工业循环冷却水中菌类进行灭活、杀灭冷却水中的藻类,降解冷却水中有机污染物等方面研究,达到对循环冷却水进行净化目的。同时,在光催化反应器实际工程应用基础上,结合国内外光催化发展的最新研究发展,对光催化反应器应用中出现的问题进行研究,从而改善光催化反应器的结构,优化光催化水处理工艺。本论文得出了多项有价值的实验结果和结论。　　 1.采用光催化原理对冷却水中的自然菌进行灭活研究。结果表明随着光催化反应器中配置组合的不同,对自然菌的灭活效果有着显著的差异。当配置组合为镍网/TiO2/UV时,对自然菌灭活效果最佳,在2h反应时间内,冷却水水样中的自然菌灭活率能达到99％。对取自不同冷却塔的冷却水水样中的自然菌进行灭活,在2h反应时间内,对自然菌灭活率最低也能达到93％。　　 2.以大肠杆菌为灭活对象,考察了光催化反应器对冷却水中单一菌类的灭活效果。光催化反应器对大肠杆菌灭活率随着反应时间的延长而增加。菌液浓度对光催化灭活大肠杆菌有着明显的影响,随着菌液浓度的增加,光催化对大肠杆菌的灭活率呈现升的趋势。在三维镍网/TiO2/UV组合配置下,3 h内对大肠杆菌的灭活率达到98.6％,优于三维镍网/UV、UV配置组合下的86.2％,77.3％的灭活率。　　 3.实验表明光催化反应器对小球藻具有良好的杀灭效果。随着反应时间延长至充分的时间,光催化反应器基本能将小球藻灭活。反应10 h后,小球藻溶液中叶绿素含量从98.2 mg/m3降至2.2 mg/m3,溶液呈现无色透明状态。溶液pH对光催化反应杀灭藻类具有很重要的影响,当pH=6.5时灭藻率最低。在UV/TiO2/镍网组合下,其杀灭效果明显优于在汞灯,荧光灯组合下,对小球藻的杀灭效果。　　 4.为了对实现印染废水在循环冷却水中的回用,研究了光催化反应器对含有活性染料的溶液的脱色效果。采用活性红3BS与活性黑GR作为脱色研究对象,当反应器配置为UV/TiO2/三维镍网时,对活性红与活性黑溶液的脱色效果最佳。处理390min后,活性红溶液的脱色率可以达到98.6％,而在240min反应时间内,活性黑溶液脱色率可以达到94.76％。随着活性染料溶液初始质量浓度升高,在相同时间内其脱色率呈下降趋势。在240 min反应时间内,活性黑脱色率从初始浓度为20mg/L,时的98.35％降到80mg/L时的55.09％。而在390 min反应时间内,活性红染料溶液脱色率从从初始浓度为20mg/L时96.4％降到80mg/L时50.1％。活性黑染料溶液呈酸性时(pH=5),降解效果最为明显,脱色率可高达94.2％。而活性红溶液为中性(pH=7)时,降解效果最为明显,脱色率可高达99.2％。在H2O2投加量为1g/L的活性红3BS溶液中,处理150min后,对染料的脱色率高达99.4％。在H2O2投加量为1g的活性黑GR溶液中,处理150min后,光催化染料的脱色率高达98.6％。　　 5.针对光催化反应器实际工程应用中,负载TiO2三维镍网必然存在的失活问题进行再生工艺研究。设计出了一种基于超声波清洗原理的清洗方案,优化清洗工艺后,对实际工程污染和实验过程中受污染的两类失活镍网进行清洗。采用扫描电镜分别对再生前后的镍网表面进行SEM、EDS分析,结果表明光催化镍网表面的污垢已基本去除。通过实验研究了清洗前后镍网对活性黑溶液的脱色变化规律,并与全新镍网进行对比,证明经超声波清洗液处理后的镍网光催化性能得到很好的恢复。