光催化氧化技術(shù)ppt課件-展示頁
2025-05-15 03:50本頁面
【正文】 光催化的技術(shù)特征 3. 氧化性強 大量研究表明 ， 半導(dǎo)體光催化具有氧化性強的特點 ， 對臭氧難以氧化的某些有機物如三氯甲烷 、 四氯化炭 、 六氯苯 、 都能有效地加以分解 ，所以對難以降解的有機物具有特別意義 。 2. 綠色能源 光催化可利用太陽光作為能源來活化光催化劑 ， 驅(qū)動氧化 — 還原反應(yīng) ， 而且光催化劑在反應(yīng)過程中并不消耗 。 激發(fā)態(tài)的導(dǎo)帶電子和價帶空穴能重新合并 ， 并產(chǎn)生熱能或其他形式散發(fā)掉 。 當存在合適的俘獲劑 、 表面缺陷或者其他因素時 ，電子和空穴的復(fù)合得到抑制 ， 就會在催化劑表面發(fā)生氧化 還原反應(yīng) 。 近三十多年來 ， 光催化技術(shù)在環(huán)保 、 衛(wèi)生保健 、 有機合成等方面的應(yīng)用研究發(fā)展迅速 ， 半導(dǎo)體光催化成為國際上最活躍的研究領(lǐng)域之一 。 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 ， 從而開辟了半導(dǎo)體光催化這一新的領(lǐng)域 。 6. 反應(yīng)時間：取決于諸多因素 ， 最顯著的是催化劑劑量和廢水負荷 。 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 9 4. 載氣：氮氣 、 空氣和氧氣三種載氣的比較 ， 氧氣作為載氣效果最好 。 維持適當?shù)?Fe2+濃度 。 OH的生成而使得反應(yīng)速率降低； Fe2+過低不利于 H2O2分解為 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 8 影響 UV/Fenton反應(yīng)的因素 1. 有機物濃度：污染物的去除率均隨其起始濃度的增加而降低 。 ◎ UV和 Fe2+對 H2O2的催化分解存在協(xié)同效應(yīng) ，即： O H + AF e n t o n 反應(yīng)Fe （ II ） + H2O2A m i d A e n d OH + OH － + Fe3+ Fe3+ + H2O2 → Fe 2+ + ◎ Fenton試劑在廢水處理中主要用于去除 COD、 色度和泡沫等 。 ◎ 已有 100多年的應(yīng)用歷史 ， 在精細化工 、 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 。 ◎ 光催化一般是 多種相態(tài)之間 的催化反應(yīng) 。 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離子 。1 光催化氧化技術(shù) （ Technology of Photocatalysis Oxidation) 2 什么是光催化 ? ◎ 概括說來 ， 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 ， 卻可以促進化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì) 。 ◎ 光催化劑在光照條件 （ 可以是不同波長的光照 ） 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) 。 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 。 ◎ 1964年 ， Eisenhouser首次使用 Fenton試劑處理苯酚及烷基苯廢水 。 5 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 二 、 Fenton氧化機理 Fe2+ + H2O2 → HO2 + H+ 操作條件： pH = 3~5 三 、 Fenton試劑在廢水處理中的應(yīng)用 —— 單獨作為一種處理方法氧化有機廢水 —— 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 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)機理 7 UV/Fenton的優(yōu)點 ◎ 降低 Fe2+的用量 ， 保持 H2O2較高的利用率 。OH的生成速率遠大于傳統(tǒng) Fenton法和紫外催化 H2O2分解速率的簡單加和 。 2. Fe2+濃度： Fe2+濃度過多 ， 不利于 OH。 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 。 5. pH值和溫度：溫度影響不大； pH值控制在 6以下 。 7. 光源：照射劑量越大 ， 對有機物的礦化效果越好 。 1977年 ， Yokota 等發(fā)現(xiàn)在光照條件下 , TiO2對丙烯環(huán)氧化具有光催化活性 ， 從而拓寬了光催化的應(yīng)用范圍 ，為有機物氧化反應(yīng)提供了一條新的思路 。 12 有機物 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 、 陽離子艷紅 TiO2 紫外 CO H2O、無機離子等 含氮有機物：磷酸四丁基銨 、 阿特拉津 、 苯丙氨酸 TiO2 紫外 CO3 NO NH4+ 等 有機磷殺蟲劑：
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