光催化反应仪化反应原理及优点

    难降解有机废水的治理作为环保领域的重要课题已受到全球范围的重视,为治理这些废水,保护环境,人们经过长期努力,已建立了许多净化处理废水的技术,常用的有物理法、化学法、生物法等,这些方法各有其优缺点,光催化反应仪大都对污染物降解不彻底、容易造成二次污染、设备投资大、操作费用过高等。随着国家对环保要求的提高,现有的单一技术难以满足废水达标排放的要求,因此有必要探索高效、无害化的新技术。 1 光催化氧化反应原理及优点 自J.H.Carey等报道了纳米TiO2光催化氧化法成功用于水中多氯联苯(PCB)化合物脱氯去毒后,半导体多相光催化在水处理领域引起了广泛的重视。光催化氧化反应的原理可以用半导体的能带理论来阐述。以TiO2的催化氧化反应为例,n型半导体粒子纳米TiO2的能带结构一般由低能价带和高能导带构成,价带和导带之间存在禁带。能带和导带之间的带隙能为3.2 ev。当半导体二氧化钛受到能量大于其禁带宽度的光源照射时,其价带的电子就被激发,跃迁到导带,产生原初电荷分离,从而产生导带电子和禁带空穴。

    这些电子和空穴对迁移到表面后,具有强的接收电子的倾向,可以参加氧化还原反应,直接将有机分子氧化为正碳自由基或将表面现象的水分子氧化为羟基自由基。生成的羟基自由基进攻有机物分子,使之氧化和分解,最终使有机污染物转化为CO2、H2O和无机盐达到矿化。 光催化氧化法具有无毒、安全、稳定性好、催化活性高、见效快、能耗低、可重复使用等优点。 2 光催化氧化降解处理有机废水的应用 2.1 光催化氧化降解处理表面活性剂废水 刘乃瑞等以三种不同类型的光触媒TiO2和十二烷基苯磺酸钠(以下简称SDBS)为试验材料,采用UV光谱、IR光谱与TOC分析技术,对TiO2光催化分解SDBS的特性进行了研究。结果表明,TiO2对SDBS的最佳光催化分解条件为通空气、微酸性反应环境和适量的TiO2;同时TiO2由于颗粒粒径等物性的不同,对SDBS的光催化分解能力有差异。 张永天等进行耐晒大红BBN(简称BBN)与表面活性剂双组分光催化降解,实验结果表明pH 及底物的浓度对双组分体系的降解都有显著影响,碱性条件更适合体系的降解,在中性场环境中两种底物的降解效果明显高于单组分的降解。pH=9.2 时光催化反应仪,光照1 h,BBN 就基本褪色,光照6 h 后,十六烷基三甲基溴化铵可降解95 %。 Amat A M 等利用太阳能光催化降解两种商业表面活性剂:十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(DBS),实验表明以TiO2 作催化剂进行的光催化反应是最有效的方法。大多数情况,在太阳光下暴露不到3 h,80 %以上的SDS 和DBS都能得到分解,同时作为光触媒的铁盐还可以得到回收利用,因此具有很强的实用性,可用于工业治理污水。

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