光催化氧化技术.ppt

光催化氧化技术（TechnologyofPhotocatalysisOxidation)什么是光催化?光催化氧化均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法UV/Fenton反应体系UV/Fenton的优点影响UV/Fenton反应的因素4.载气：氮气、空气和氧气三种载气的比较，氧气作为载气效果最好。5.pH值和温度：温度影响不大；pH值控制在6以下。6.反应时间：取决于诸多因素，最显著的是催化剂剂量和废水负荷。7.光源：照射剂量越大，对有机物的矿化效果越好。非均相光催化氧化技术非均相光催化技术的发展概况有机物◎TiO2光催化氧化的原理◎光催化剂◎光催化反应器◎TiO2光催化技术的应用◎展望TiO2光催化氧化原理TiO2光催化氧化原理光催化的技术特征光催化的技术特征5.广谱性光催化对从烃到羧酸的众多种类有机物都有氧化效果，美国环保署公布的九大类114种污染物均被证实可通过光催化氧化法降解，即使对有机物如卤代烃、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去除效果，一般经过持续反应可达到完全净化。光催化剂（Photocatalyst）常见的光催化材料TiO2光催化剂TiO2光催化剂的制备方法粉体TiO2光催化剂的制备方法粉体TiO2光催化剂的制备方法利用溶胶-凝胶法制备TiO2，其反应过程为：水解：失水缩聚：失醇缩聚：工艺流程为：钛酸四丁脂在酸性条件下，水解产物为含钛离子溶胶搅拌（二）负载型TiO2光催化剂的制备——将TiO2固定到某种载体上——使用前驱体，通过化学反应生成TiO2，将其负载到光滑平整的载体上，形成一层连续的薄膜1.粉体烧结法将TiO2球磨到一定程度溶于水或醇中，制成悬浮液，然后进入载体，一定时间后取出，风干，在600℃以下烧结制得。2.偶联法在TiO2中加入胶粘剂（如氟树脂、聚苯乙烯等）后涂覆在载体表面，而后烘干制得。3.离子交换法用于具有强离子交换功能的载体。通过载体中的易溶阳离子（K+、Na+等）与易溶钛盐中的钛离子发生离子交换，再经过煅烧或在潮湿的空气中暴露水解即成。4.电泳沉积法以TiO2悬浮液为电泳液，以载体作阴极，用等面积的导体做阳极，在恒电场作用下使TiO2粒子电泳并沉积到阴极上，得到TiO2薄膜5.液相沉积法将载体浸渍在包括钛的无机盐和有机盐等TiO2前驱体溶液中，利用沉淀、水解、醇解、微乳液化等化学反应直接将TiO2沉积在载体上，再经洗涤、焙烧制得。6.物理气相沉积法（PVD）用电弧、高频或等离子体等高温热源将原料加热，使之汽化或形成等离子体，然后骤冷使之凝聚成纳米粒子。该法制得到TiO2纯度较高、分布均匀、粒径大小可控。7.化学气相沉积法（CVD）以钛的无机或有机盐类为前驱体，用一定方式使前驱体激发，并在载气的协助下沉积在载体表面，制得致密的TiO2膜。8.溶胶-凝胶法钛酸正四丁酯无水乙醇二乙醇胺由图看出，TiO2膜是由许多TiO2微小颗粒构成的呈交叉网状结构的多孔-微晶立体膜。膜的真实比表面积很大，对光的吸收十分有利。溶胶-凝胶法与传统方法相比，有以下的优点：①样品的均匀度比较高：尤其是多组分的制品，其均匀度可达分子或原子尺度；②样品的纯度高：因为所用原料的纯度高，而且溶剂在处理过程中易被除去；③反应温度比传统方法约低400~500℃，因为所需生成物在烧成之前已部分形成，且凝胶的比表面积很大；④反应过程易于控制，可大幅度减少副反应。TiO2光催化剂载体的特点TiO2光催化剂载体种类TiO2光催化剂载体种类挡板式光催化反应器鼓泡床式光催化反应器平板式光催化反应器管式光催化反应器多叶转盘式光催化反应器旋转式光催化反应器光催化技术应用领域TiO2光催化作用在水处理中的应用3.含油废水处理含油废水是一种不溶于水且漂浮于水面上的油类，含有大量的有机物，TiO2光催化技术处理含油废水的降解率可达95%，且不会像使用化学方法一样产生二次污染。4.卤代芳烃处理主要的卤代芳烃污染物均可在光催化过程中被完全降解。水中主要卤代芳烃污染物在使用TiO2光催化剂和近紫外光照射下的半衰期大部分在15min到1.5h，完全转化时间为1~6h。5.无机废水的处理◎TiO2可以将贵金属如金、铑、钯、锗等在其表面沉积下来，便于回收。◎纳米TiO2具有强还原性，可将Cr2O72-还原成无毒的Cr2O22-，将NOX还原成单质和无毒低氧化态氧化物。6.饮用水处理一般常规水处理工艺只能去除水体中的悬浮物及大部分有机物，而水中含有的溶解性有机物及大量细菌无法通过常规工艺去除，致使供水水质无法保证，影响生活饮用水的供水安全。TiO2既能降解有机物，又能降解无机物，同时具有杀菌功能，TiO2光催化对自来水中的三氯甲烷、四氯化碳、芳香族化合物、五氯苯酚等污染物和细菌都有好的去除效果，且不产生中间产物，造