光催化氧化技術(shù)ppt課件(已修改)
2025-05-18 03:50 本頁(yè)面
【正文】 1 光催化氧化技術(shù) （ Technology of Photocatalysis Oxidation) 2 什么是光催化 ? ◎ 概括說(shuō)來(lái) ， 就是光催化劑在光的作用下發(fā)生催化作用 。 ◎ 光催化劑： 一種在光的照射下 ， 自身不起變化 ， 卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì) 。 利用光能轉(zhuǎn)換成為化學(xué)反應(yīng)所需的能量 ， 產(chǎn)生催化作用 ， 使周圍的氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化力的自由基或負(fù)離子 。 ◎ 光催化劑在光照條件 （ 可以是不同波長(zhǎng)的光照 ） 下所起到催化作用的化學(xué)反應(yīng) ， 統(tǒng)稱為 光催化反應(yīng) 。 ◎ 光催化一般是 多種相態(tài)之間 的催化反應(yīng) 。 3 光催化氧化 ◎ 均相光催化氧化 ◎ 非均相光催化氧化 4 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 一 、 Fenton試劑 ◎ Fenton 試劑： Fe2+和 H2O2的組合 。 ◎ 已有 100多年的應(yīng)用歷史 ， 在精細(xì)化工 、 藥學(xué)化工 、醫(yī)藥衛(wèi)生 、 環(huán)境污染治理等方面都有應(yīng)用 。 ◎ 1964年 ， Eisenhouser首次使用 Fenton試劑處理苯酚及烷基苯廢水 。 ◎ Fenton試劑在廢水處理中主要用于去除 COD、 色度和泡沫等 。 5 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 二 、 Fenton氧化機(jī)理 Fe2+ + H2O2 → OH + OH － + Fe3+ Fe3+ + H2O2 → Fe 2+ + HO2 + H+ 操作條件： pH = 3~5 三 、 Fenton試劑在廢水處理中的應(yīng)用 —— 單獨(dú)作為一種處理方法氧化有機(jī)廢水 —— 與其他技術(shù)聯(lián)用 ， 如混凝沉降法 、 活性炭法 、 生物法 、 UV 6 UV/Fenton反應(yīng)體系 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 Fe ( III ) 混合物的光解自由基反應(yīng) O H + AF e n t o n 反應(yīng)Fe （ II ） + H2O2A m i d A e n d O HH2O2的光解直接光解A + hvλ 300 nmλ 300 nmFe ( II )Fe ( III )h νUV/Fenton法及反應(yīng)機(jī)理 7 UV/Fenton的優(yōu)點(diǎn) ◎ 降低 Fe2+的用量 ， 保持 H2O2較高的利用率 。 ◎ UV和 Fe2+對(duì) H2O2的催化分解存在協(xié)同效應(yīng) ，即： OH的生成速率遠(yuǎn)大于傳統(tǒng) Fenton法和紫外催化 H2O2分解速率的簡(jiǎn)單加和 。 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 8 影響 UV/Fenton反應(yīng)的因素 1. 有機(jī)物濃度：污染物的去除率均隨其起始濃度的增加而降低 。 2. Fe2+濃度： Fe2+濃度過(guò)多 ， 不利于 OH的生成而使得反應(yīng)速率降低； Fe2+過(guò)低不利于 H2O2分解為 OH。 維持適當(dāng)?shù)?Fe2+濃度 。 3. H2O2濃度：在維持其他反應(yīng)條件不變的前提下 ，增大 H2O2投加濃度或投加量可以提高反應(yīng)速率 。 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 9 4. 載氣：氮?dú)?、 空氣和氧氣三種載氣的比較 ， 氧氣作為載氣效果最好 。 5. pH值和溫度：溫度影響不大； pH值控制在 6以下 。 6. 反應(yīng)時(shí)間：取決于諸多因素 ， 最顯著的是催化劑劑量和廢水負(fù)荷 。 7. 光源：照射劑量越大 ， 對(duì)有機(jī)物的礦化效果越好 。 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 10 非均相光催化氧化技術(shù) —— TiO2光催化氧化技術(shù) 11 非均相光催化技術(shù)的發(fā)展概況 1972年 ， Fujishima 和 Honda在 半導(dǎo)體 TiO2電極上發(fā)現(xiàn)了水的光催化分解作用 ， 從而開(kāi)辟了半導(dǎo)體光催化這一新的領(lǐng)域 。 1977年 ， Yokota 等發(fā)現(xiàn)在光照條件下 , TiO2對(duì)丙烯環(huán)氧化具有光催化活性 ， 從而拓寬了光催化的應(yīng)用范圍 ，為有機(jī)物氧化反應(yīng)提供了一條新的思路 。 近三十多年來(lái) ， 光催化技術(shù)在環(huán)保 、 衛(wèi)生保健 、 有機(jī)合成等方面的應(yīng)用研究發(fā)展迅速 ， 半導(dǎo)體光催化成為國(guó)際上最活躍的研究領(lǐng)域之一 。 12 有機(jī)物 催化劑 光源 光降解產(chǎn)物 烴：脂肪烴 、 芳香烴 TiO2 紫外 CO H2 鹵代物：鹵代烷烴 、 烯烴 、 脂肪酸鹵代芳香族化合物 TiO2 紫外 HCl、 CO2 羧酸：乙酸 、 丙酸 、 丁酸 、 戊酸 、乳酸 、 乙酰丙酸 TiO2 紫外 CO、 H2 烷、烴、醇 表面活性劑： DBS、 SDS、 BS、 4氯酚 Fe2O ZnO、 TiO2等 日光燈 CO HCl、SO32 染料：酸性紅 、 直接耐酸大紅 、活性艷紅 、 酸性艷藍(lán) 、 陽(yáng)離子艷紅 TiO2 紫外 CO H2O、無(wú)機(jī)離子等 含氮有機(jī)物：磷酸四丁基銨 、 阿特拉津 、 苯丙氨酸 TiO2 紫外 CO3 NO NH4+ 等 有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑： DDVP、 DEP TiO2 紫外 Cl、 PO4 CO2 不同類型有機(jī)物的光催化降解 13 ◎ TiO2光催化氧化的原理 ◎ 光催化劑 ◎ 光催化反應(yīng)器 ◎ TiO2光催化技術(shù)的應(yīng)用 ◎ 展望 14 TiO2光催化氧化原理 15 TiO2光催化氧化原理 2T iO h h e? ??? ? ?he???? 熱 量2H O H O H????h O H H O??? ? ?2 2 2h H O O H O H O? ? ?? ? ? ? ? ?2h H O O
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