TiO體光催化劑處理污水PAGEPAGE10————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：個(gè)人收集整理個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途2O 半導(dǎo)體光催化劑處理污水 2姓名：包衛(wèi)國(guó) 班級(jí)：應(yīng)化學(xué)號(hào)：摘要 光催化氧化技術(shù)應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域已成為國(guó)際上該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。系統(tǒng)地介紹了 光催化劑在污水處理方面的最新發(fā)展?fàn)顩r和研究進(jìn)展 ,同時(shí)對(duì) 光催化劑的固定化技術(shù)和新型光催化反應(yīng)器的研發(fā)現(xiàn)狀作了簡(jiǎn)要的概述。關(guān)鍵詞 光催化劑 催化活性 固定化 反應(yīng)器隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ，環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重 ,特別是水資源污染已嚴(yán)重威脅著人類的健康 ,引起了人們的高度重視。在污水處理方面 ，以往常用的方法主要有[1］ :過(guò)濾法法法化學(xué)法,方法，化，對(duì)水有的性 ,半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)的現(xiàn)了統(tǒng)方法的,為污水處理了新的26，有的點(diǎn)7］ ，已成為國(guó)研究研究的熱點(diǎn)1水有污染為 CO2H2O，污染氧化為;(2)要的體 ,H2O2;(3)有定重用點(diǎn)以用之用之的作為光源活光催化劑5簡(jiǎn)作氧化污染。2的光催化理有 3體：型型型。催化活性的為：型 >型 >型。的度隨型同同 ,銳型的度 為 3.2e為 .V，對(duì)應(yīng)的光收閥為 8,9]387m和 413m.用于上述的光2時(shí) ,2體發(fā))，在上+)的-）和+面的 /O作用成的 /-有的氧化性 ，氧化分有,并的有較的,屬離，故光催化技術(shù)在列污水處理現(xiàn)良好的光催化降效果。光催化理圖1示[2]。污染的氧化分用列反應(yīng)方程式:h-·OH+h+—O·OH+—2·2—2H—H2O22+·2—·OH+OH-+O22—·OH+OH-22·OH·（或·)2+O+2在污水處方面的應(yīng)用2。1染料廢水的處理染料廢水色度高、濃度高、毒性大、難降解，且大多含有苯環(huán)、胺基、偶氮基團(tuán)等致癌物質(zhì)，對(duì)環(huán)境和類危害極大，印染廢水處一直是廢水處中[10,,.,X26GX2BX23B375minCOD60以上。張秀芳等[12］對(duì)進(jìn)行改性，改性后的光催化劑溶質(zhì)的012%，2為2H24，光照120minL的10mg/L的活性藍(lán)進(jìn)行光催化化降解，降解率分為99.6和9。8,水色度分12和10放。2.2化廢水的處理化廢水的基為極高的COD、高度、對(duì)生物有毒性，是點(diǎn)熱點(diǎn)[13不同條件為的光催化劑對(duì)見(jiàn)的化污染物有的催化化效果劉瑛［14]采懸浮體系光催化化處苯酚廢水當(dāng) 為g/L、為3、連續(xù)曝氣和攪拌條件下，紫外光照2。5h后苯酚(10mg/L)去除率達(dá)96眾所周知 ,陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDS）是一種極難降解的表面活性劑,在自然環(huán)境中光化降解緩慢 ，但趙玲等［15]:,,經(jīng)汞燈照射1。5h后SDS降解率可達(dá)到 81％,據(jù)紅外圖譜分析 ，光解后產(chǎn)物基本礦化.2。3 農(nóng)藥廢水的處理農(nóng)藥一般分為殺蟲劑和除草劑 ，危害范圍廣 ,在大氣、土壤和水體停留時(shí)間長(zhǎng) ，對(duì)動(dòng)、植物有極大危害。信欣等［16］ 以活性炭為載體 ,用 Sol-gel法制備了 AC光催化劑 ,在水樣體積為 300ml，光照 60min,初始反應(yīng)液pH=2.0，催化劑用量為 0185g時(shí) ,對(duì)含有敵敵畏的污水進(jìn)行光催化降解處理 降解效率達(dá)92。2%。武正簧等［17］ 以銅絲為基底物鍍上 薄膜 ，在一定的催化條件下 ，光照 60min，氧化樂(lè)果和久效磷的光催化降解率高達(dá) 80%,,法無(wú)可的。2.4含廢水的處理在和用,有物廢到和海,對(duì)水體水污。處理不水面上的有物人的。等［18]制備的的 光催化劑 ，在 Fe3+、H2O2的條件下 ,人光用處理含污水時(shí) ，光照 2。5h后可污水的除率達(dá)到 99％利用光照3h后 ,的除率可達(dá)到 8％.利用處理污水可行的。2。5 廢水的處理水的污物以為,Hg、Cr、Pb等的。對(duì)人體危害極大的物,,率高;人,。等[19］ 以 SiO2—TiO2為催化劑光降解含廢水。在 Cr6+濃度為 80mg/L、100ml的廢水加0.7g的摩爾為 8∶2的 TiO2—SiO2光催化劑 ,光照 3h，Cr6+的除率達(dá) 99。9％。Skubal等[20]用精氨酸改性膠體 ,然后光催化還Hg2+，附和還原效率提高到 99.9%。可見(jiàn)應(yīng)用 光催化劑處理廢水有較好的效果和大的應(yīng)用潛力。.6 殺滅水細(xì)菌生活污水、醫(yī)院污水和食品加等廢水含有大量原微生物、等 ，飲用水微生物污染會(huì)導(dǎo)致大面積的傳染性疾病的流行.此外 ,地面水大量存在的藻類及其代謝產(chǎn)物也容易污染飲用水。光催化降解有機(jī)污染物應(yīng)用的一個(gè)重要方面就是 光催化殺菌。細(xì)菌是由有機(jī)復(fù)合物構(gòu)成的 ,光催化殺菌可以攻擊細(xì)菌和外層細(xì)胞 ，穿透細(xì)胞膜 ，破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu) ，同時(shí)也可以分解由細(xì)菌釋放出來(lái)的致熱和有毒組分 ,如內(nèi)毒素等。而一般的殺蟲劑（Ag+、Cu2+ 等）只能使細(xì)胞失去活性而對(duì)殺死后釋放出來(lái)的有毒組分卻無(wú)能為力 [21］ 。劉鏡平等［22]采用新工藝出有光催化活性的殺菌劑 以工業(yè)水的菌為對(duì)行殺菌，的 的殺菌,殺菌992%Ireland等［23]玻，在為0m的3光行應(yīng)，一可理含為10的污水,8min。2光催化劑的化3。1 用的,光催化劑可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)，用的是無(wú)機(jī)。用的無(wú)機(jī)有［428]、活性、活性化、、、、微、（)、、、光導(dǎo)、、層、、、、、、合、等.一物 ，如、、藻等 ，有的層微孔結(jié)構(gòu)和性能 ,構(gòu)成的復(fù)合光催化性、高面積、性 ,是的。而有機(jī)由易光催化劑催化降解、性，此應(yīng)用。采用的有機(jī)要有［2］膜、膜、、等.3。2 催化劑方法膜的以及在的.3.2.1 物理物理的要有［29,30]結(jié)和熱/.結(jié)是微分在水其劑成，后其分，使 光催化劑其面 ，后其在450℃的溫度/,;1.,,2 ,,,-,涂,.,件便 ,性極佳。氣沉積氣需氣(H2,Ar 輸送到反室 ,利氣態(tài)反生［29］ ,金屬氣沉積MOCVD具階段沉積計(jì)量數(shù)特點(diǎn) 極為廣泛.(3)液沉積利液氟金屬配離子金屬氧之間的平衡 金屬氧沉積到反液 [34]底種優(yōu)點(diǎn)設(shè),大積各種狀.此易到純除了述便外 現(xiàn)報(bào)道還[2535]磁濺射電泳沉積離子交換陰極氧沉積乳液。反器4.1 間歇式平板反器間歇式平板反器構(gòu)反器(見(jiàn)圖 2),由液槽源裝置組.所為液漿料,液槽端安裝源照射發(fā)生反裝置污處理量小,效率較低。4.2流化床光催化反應(yīng)器該反應(yīng)器主要由配水區(qū)、反應(yīng)區(qū)、光源、固液分離器等部分組成,反應(yīng)區(qū)的中間設(shè)有光源和石英套管(見(jiàn)圖3）。將光催化劑負(fù)載在體積小且易流動(dòng),量，使有效反應(yīng)區(qū)內(nèi)的負(fù)載催化劑隨水流一起均勻流化［38,39]。還可以向反應(yīng),,，需要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)輔助。曹跟華等［40］催化反應(yīng)器,以紫外燈為光源,為催化劑，水,催化劑、、水光催化效率,在條件水率≥90較好的處理效果。4。3連續(xù)流平板型光催化反應(yīng)器該裝置是由平板反應(yīng)器、儲(chǔ)水池、循環(huán)泵、流量計(jì)等部分組成(見(jiàn)圖 4） 可以根據(jù)需要在平板上安裝光源 也可以直接應(yīng)用太陽(yáng)光作光源。平板是由塑料或不銹鋼等組成 其面鍍有,薄膜或者微粒。平板斜角可以轉(zhuǎn)動(dòng) 可以通過(guò)調(diào)節(jié)其斜，來(lái)控制液體漿料流速.平板上端有許多出水孔 可以使液體漿,料在平板上均勻分布 順勢(shì)流從而在光照和催化劑共同作用,發(fā)生光催化。循環(huán)泵可以使液體漿料循環(huán)反應(yīng) 以提高,其效率。王怡中等[41]以平板構(gòu)型太陽(yáng)光催化反應(yīng)系統(tǒng)作脫研究 結(jié)果自制的平板式太陽(yáng)光反應(yīng)系,統(tǒng)能夠很好地利用太陽(yáng)光 在較廣泛的運(yùn)行條件均能達(dá)到較高的污效果.在平均UV光照強(qiáng)26。 93W/m 的晴天， 催化劑投加量 系統(tǒng)循環(huán)流量 /h,初始為 20mg/L的溶液 15L光照 1h后率達(dá)83。6上,光照2h后達(dá)97.9％。4.4 開(kāi)放式旋轉(zhuǎn)光催化反應(yīng)器該反應(yīng)器主要由光源、圓筒型反應(yīng)器、皮帶輪及電動(dòng)機(jī)組成 (見(jiàn)圖 5)。反應(yīng)液與光源不直接接觸 ，以延長(zhǎng)光源壽命。液由導(dǎo)管進(jìn)入反應(yīng)器 ,啟動(dòng)電動(dòng)機(jī) ,皮帶輪帶動(dòng)反應(yīng)器旋轉(zhuǎn) ，污水液在整個(gè)圓筒型反應(yīng)器的內(nèi)壁形成液膜 在光源和半導(dǎo)體催化劑的作用,污水液體將被光催化化、脫、。通過(guò)旋轉(zhuǎn)不僅可以使液體在反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng) ,而且可使液體形成水膜 ,減少液體厚，[425,985 劑負(fù)載設(shè)計(jì)等幾方面劑然絕多數(shù)尚驗(yàn)室探索階段,目前中試放尚許多。今幾方面：（1)可見(jiàn)響范圍 制備藝,備出活劑；(2)基礎(chǔ)方面,是:揭示影響劑因素,半導(dǎo)體表面級(jí)表面密關(guān)系，劑生載流子移動(dòng)再?gòu)?fù)合律 ,物活物分子關(guān)系;(3）發(fā)多動(dòng)力學(xué)研基礎(chǔ)行最;(4）活負(fù)載劑劑回總之發(fā)都生活靠攏。參考文獻(xiàn)賈金平 ,申哲民 等.含方法現(xiàn)狀.海境科學(xué) ，20001（1):26范華 ,崔玉民.方面,200221（5)：345彭義 ,余剛 等半導(dǎo)體劑及其.境科學(xué)，1997：1張穎 ，王桂茹 ,等。光催化氧化法處理活性染料水溶液。精細(xì)化工 ，2000,17（2):79張秀芳。光催化氧化降解非偶氮染料. 大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) ，2001，20（3):174潘旗 ，吳美根 ,等.化工廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展.湖北化工 ， 2001，(4)：1報(bào) ，2004，23(1)：75劉瑛 ，魏守強(qiáng).二氧化鈦光催化氧化廢水中苯酚的研究.沈陽(yáng)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) ，20041） :75趙玲 ，尹平河 ,等.十二烷基苯磺酸鈉的光催化氧化。城市環(huán)境與城市生態(tài) ，2004,17（3） :27信欣 ,湯亞飛.活性炭負(fù)載 2光降解水中敵敵畏的研究。工業(yè)用水與廢水 ,2004，35(1） ：300 武正簧 ,王寶風(fēng)?；襄?2薄膜光催化降解有機(jī)磷農(nóng)藥 過(guò)程工程學(xué)報(bào) ,20014)：4321張海燕 ，王寶輝 ，等。光催化氧化處理含水的研究.化工進(jìn)展 ,2003（1):67，王.2光催化降解含廢水的研究。北環(huán)境 ，2003,28(3):47王，，等.二氧化鈦 ·光催化氧化環(huán)境理中的研究化工,2004,18(2):22劉平 ，.二氧化鈦的性。無(wú)機(jī)鹽工業(yè) ，4（)：54黃艷娥.2光催化劑固定化技術(shù).河北理工學(xué)院學(xué)報(bào) ， 2001,2（2） ：74馬保軍 ,趙中一 ，等.2光催化劑固定化技術(shù)及光催化反應(yīng)器研究.環(huán)境科學(xué)與技術(shù) ，26(3） ：鄧沁 ,廖東亮 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