12安徽大學(xué)

化學(xué)工程與工藝3表面活性劑光催化降解

材料搜集：09小李ppt制作:09小劉演講：09小多5光催化降解1.概述2.降解機(jī)理3.光降解催化劑4.影響光催化降解的因素5.發(fā)展前景表面活性劑6概述

光催化降解技術(shù)是近30年才發(fā)展起來的降解方法。1972年藤島等發(fā)現(xiàn)受光輻射的TiO2上可以持續(xù)發(fā)生水的氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生HO。之后人們就開始研究光催化氧化水中的有機(jī)污染物的降解。表面活性劑7

該方法的優(yōu)點：光催化降解在常溫常壓下就可以進(jìn)行，反應(yīng)原料僅需要太陽光、氧氣和水。更重要的是，光催化降解具有成本低、降解率高、二次污染少，且最終能將有機(jī)污染物徹底分解為CO2，H2O和其他無機(jī)鹽等優(yōu)點。表面活性劑92.光催化降解熱力學(xué)機(jī)理Gim—YangPee提出光催化空化降解的熱力學(xué)模型，定義在空化降解中的熱量可以表示為：其中：m為基質(zhì)的質(zhì)量，Cp為基質(zhì)比熱容，為在超聲波輻射下，溫度隨時間的變化率，Tp為溫度的比熱容，A為表面活性劑濕的表面積，x為管壁的厚度，為管壁的密度表面活性劑10光降解催化劑

光催化劑的作用機(jī)理是當(dāng)光照射至催化劑表面時，能量大于禁帶寬度的光電子被吸收，而將價帶的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生光電子和空穴。所產(chǎn)生的光電子和空穴分別具有強(qiáng)還原性和強(qiáng)氧化性，與表面活性劑發(fā)生強(qiáng)的氧化反應(yīng)，從而達(dá)到降解效果。表面活性劑11主要催化劑有：1.半導(dǎo)體催化劑

2.鐵離子和負(fù)載型的鐵系光催化劑3.雜多酸光催化劑4.金屬酞菁光催化劑5.復(fù)合型光催化劑6.層狀結(jié)構(gòu)的光催化劑7.絡(luò)合物光催化劑表面活性劑13

雖然TiO２等半導(dǎo)體光催化降解技術(shù)還不是很完善，但是由于反應(yīng)條件溫和，操作條件容易控制，氧化能力強(qiáng)，無二次污染，加之TiO2化學(xué)穩(wěn)定性高、無毒等優(yōu)點，因此仍是一種很有前景的表面活性劑降解技術(shù)。表面活性劑14應(yīng)用探究：

納米Ag／ZnO光催化劑催化降解壬基酚聚氧乙烯醚

TiO2光催化劑催化降解十二烷基苯磺酸鈉(DBS)

表面活性劑152.鐵離子和負(fù)載型的鐵系光催化劑

由于鐵離子催化分解氧化分解水體中的表面活性劑污染物(如典型的費(fèi)頓反應(yīng))具有廉價、環(huán)境優(yōu)化和無二次污染等特點，一直是降解的研究熱點。表面活性劑17影響光催化降解的因素

目前，對光催化降解的影響因素中，除了環(huán)境因素、表面活性劑類型、濃度、氧化劑種類等，還有以下幾個因素：pH值自然光源的利用催化劑的利用工藝的組合表面活性劑181.pH值pH值對光催化的影響主要是通過影響催化劑表面特性、表面吸附和化合物存在形態(tài)來起作用。另外，pH值還可以通過改變表面活性劑的氧化還原電位，從而改變其中催化劑表面的吸附來影響反應(yīng)速率。一般認(rèn)為，溶液pH值處于“零電荷”時，催化活性最高。表面活性劑192.自然光源的利用太陽光中有1％～3％的近紫外光(300nm～400nm）利用太陽光中波長直至388nm的近紫外光激發(fā)，代替昂貴的和有害的人造光源，（如水銀燈(185nm)所發(fā)出的短波波長的紫外光，）具有良好的應(yīng)用前景。研究十二烷苯苯磺酸鈉(DBS)在自然光照下的降解，發(fā)現(xiàn)DBS在江水中的降解速度比在純水中快。表面活性劑214.工藝的組合表面活性劑的降解有其復(fù)雜性和多樣性，單一處理方法往往達(dá)不到處理含有多種表面活性劑和有機(jī)污染物的預(yù)期目的。近幾年，將光催化降解與超聲波、微波、生物降解等技術(shù)聯(lián)合起來，進(jìn)行工藝優(yōu)化組合，特別是對于那些有毒、難生物降解的有機(jī)污染物的后續(xù)深度處理，取得較好的處理效果。表面活性劑22發(fā)展前景

由于光催化降解是近30年發(fā)展起來的新研究領(lǐng)域，現(xiàn)在還基本停留在理論研究階段，實際應(yīng)用很少，而我國對這方面的研究還剛剛起步。從國外研究的趨勢來看，我國今后表面活性劑生物降解性方向主要集中在以下幾個方面：表面活性劑231)通過對光降解催化劑的表面修飾，載體的固化，提高光降解催化劑的催化活性和選擇性。2)反應(yīng)裝置