納米TiO2光催化技術(shù)處理水中的有機(jī)污染物

1、LOGO納米納米TiO2光催化技術(shù)光催化技術(shù)處理水中的有機(jī)污染物處理水中的有機(jī)污染物報告人：報告人：目目 錄錄一、水中有機(jī)污染物的處理方法一、水中有機(jī)污染物的處理方法二、納米二、納米TiO2光催化技術(shù)光催化技術(shù)三、應(yīng)用研究三、應(yīng)用研究四、存在的問題及發(fā)展方向四、存在的問題及發(fā)展方向水中有機(jī)污染物的處理方法水中有機(jī)污染物的處理方法一、傳統(tǒng)工藝一、傳統(tǒng)工藝u生物處理技術(shù)：微生物的代謝作用生物處理技術(shù)：微生物的代謝作用u物理化學(xué)處理技術(shù)：吸附物理化學(xué)處理技術(shù)：吸附u化學(xué)處理技術(shù)：化學(xué)反應(yīng)化學(xué)處理技術(shù)：化學(xué)反應(yīng)水中有機(jī)污染物的處理方法水中有機(jī)污染物的處理方法二、新技術(shù)二、新技術(shù)u超聲波降解超聲波降解

2、超聲波技術(shù)具有簡便、高效、無二次污染等特點(diǎn)，能將水體中有害有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2, H2O、無機(jī)離子或轉(zhuǎn)變?yōu)楸仍袡C(jī)物毒性小的產(chǎn)物u光催化技術(shù)光催化技術(shù) 利用光能降解和礦化環(huán)境中的有機(jī)和無機(jī)污染物納米納米TiO2光催化技術(shù)光催化技術(shù)一、納米一、納米TiO2光催化劑光催化劑納米納米TiO2 在處理水時將水中有機(jī)污染物徹在處理水時將水中有機(jī)污染物徹底礦化，不會產(chǎn)生污染物轉(zhuǎn)移和二次污染。底礦化，不會產(chǎn)生污染物轉(zhuǎn)移和二次污染。不僅如此，由于納米不僅如此，由于納米TiO2可以將水中的微可以將水中的微生物降解而具有一定的消毒殺菌能力。同以生物降解而具有一定的消毒殺菌能力。同以往采用過的各種水處理方法相比，用納

3、米往采用過的各種水處理方法相比，用納米TiO2 處理水更有發(fā)展前景。處理水更有發(fā)展前景。納米納米TiO2光催化技術(shù)光催化技術(shù)二、二、 Ti02的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)uTi02常見常見的晶型有：金紅石型、銳鈦礦的晶型有：金紅石型、銳鈦礦。金紅石金紅石型納米二氧化鈦有微弱的活性，銳鈦礦型納米二型納米二氧化鈦有微弱的活性，銳鈦礦型納米二氧化鈦的光催化活性最高。氧化鈦的光催化活性最高。u據(jù)報道，據(jù)報道，銳鈦礦與金紅石為銳鈦礦與金紅石為7：3混晶時的光催化混晶時的光催化活性最高，它的光催化活性是相同粒徑下銳鈦礦活性最高，它的光催化活性是相同粒徑下銳鈦礦的的24倍倍， a.金紅石型金紅石型 b.銳鈦礦型銳鈦

4、礦型 納米納米TiO2光催化技術(shù)光催化技術(shù)三、納米三、納米TiO2材料的制備材料的制備溶膠溶膠-凝膠法凝膠法沉淀法沉淀法四氯化鈦氫氧火焰水解法四氯化鈦氫氧火焰水解法水熱法水熱法 納米納米TiO2光催化技術(shù)光催化技術(shù) A A是電子受體，是電子受體，D D是電子供體是電子供體四、納米四、納米TiO2光催化技術(shù)原理光催化技術(shù)原理 納米納米TiO2光催化技術(shù)光催化技術(shù)五、納米五、納米TiO2光催化劑的光催化過程：光催化劑的光催化過程： TiO2+hv e-+h+ e- + A A- h+ + H2O HO+H+ h+ D D+ O2 + e-(+ H+) O2-(HO2 ) 2O2-+2H2O 2HO

5、2 +2OH- 2HO2 O2+H2O2 H2O2+O2- HO +OH- +O2 溶解氧及水和電子及空穴相互作用，最終產(chǎn)生高溶解氧及水和電子及空穴相互作用，最終產(chǎn)生高活性的羥基活性的羥基（O2-或者或者H2O2） 。 HO自由基自由基（O2-或者或者H2O2）具有具有非常非常強(qiáng)強(qiáng)的的氧化性，能把大多氧化性，能把大多數(shù)吸附在納米二氧化鈦表面的有機(jī)污染物數(shù)吸附在納米二氧化鈦表面的有機(jī)污染物(簡稱為簡稱為R)降解為降解為CO2和和H2O，把無機(jī)污染物氧化或還原為，把無機(jī)污染物氧化或還原為無害無害或者毒性比較低的物質(zhì)?；蛘叨拘员容^低的物質(zhì)。 例如：苯酚等有機(jī)物例如：苯酚等有機(jī)物 重金屬離子：重金屬離

6、子：Cr6+ 、 Ag+ 等等納米納米TiO2光催化技術(shù)光催化技術(shù)六、納米六、納米TiO2催化劑的表面修飾催化劑的表面修飾金屬離子摻雜金屬離子摻雜非金屬離子摻雜非金屬離子摻雜表面光敏化表面光敏化半導(dǎo)體復(fù)合半導(dǎo)體復(fù)合納米納米TiO2光催化技術(shù)光催化技術(shù)納米納米TiO2光催化技術(shù)光催化技術(shù)Conduction bandvalance bande- Conduction bandvalance band h+visUVSemiconductor 1Semiconductor 2應(yīng)用研究應(yīng)用研究u 廢水處理廢水處理 含鹵衍生物含鹵衍生物 染料廢水染料廢水 農(nóng)藥廢水農(nóng)藥廢水u 飲用水處理飲用水處理 光催

7、化降解飲用水中的有機(jī)污染物較之降解廢水中的有機(jī)光催化降解飲用水中的有機(jī)污染物較之降解廢水中的有機(jī)物其反應(yīng)機(jī)制并沒有本質(zhì)的差異，所不同的是飲用水中的物其反應(yīng)機(jī)制并沒有本質(zhì)的差異，所不同的是飲用水中的有機(jī)污染物濃度比較低。研究表明，有機(jī)污染物濃度比較低。研究表明，TiO2光催化對這些微光催化對這些微量有機(jī)污染物以及消毒副產(chǎn)物的前體物質(zhì)如腐殖酸、酚類量有機(jī)污染物以及消毒副產(chǎn)物的前體物質(zhì)如腐殖酸、酚類等的去除都有著顯著的效果。如等的去除都有著顯著的效果。如Bischof 用溶膠用溶膠-凝膠法凝膠法研制的研制的TiO2光催化反應(yīng)裝置成功的去除了水中揮發(fā)性有機(jī)光催化反應(yīng)裝置成功的去除了水中揮發(fā)性有機(jī)物物,

8、 而且可以完全將其礦化成為而且可以完全將其礦化成為H2O, CO2。應(yīng)用研究應(yīng)用研究u 為了解決納米為了解決納米TiO2 粉體作光催化劑時只能利部分用紫外粉體作光催化劑時只能利部分用紫外光、完全不能利用可見光的問題，研究者們通過對納米光、完全不能利用可見光的問題，研究者們通過對納米TiO2 摻雜與改性，制備出了可以吸收更大波長范圍的紫摻雜與改性，制備出了可以吸收更大波長范圍的紫外光以及可以吸收可見光的納米外光以及可以吸收可見光的納米TiO2光催化劑，并應(yīng)用它光催化劑，并應(yīng)用它們進(jìn)行了降解水中有機(jī)污染物的試驗(yàn)。為了提高催化劑的們進(jìn)行了降解水中有機(jī)污染物的試驗(yàn)。為了提高催化劑的催化活性，試驗(yàn)了使用

9、摻雜催化活性，試驗(yàn)了使用摻雜TiO2 和復(fù)合和復(fù)合TiO2 作為光催作為光催化劑、使用化劑、使用TiO2 納米線和納米管作為光催化劑，使光催納米線和納米管作為光催化劑，使光催化劑的性能得到了改善。為了解決納米化劑的性能得到了改善。為了解決納米TiO2 粉體在作為粉體在作為光催化劑時難于分散、易于團(tuán)聚、難于固定、使用時必須光催化劑時難于分散、易于團(tuán)聚、難于固定、使用時必須攪拌、用后難于分離回收等問題，開展了將攪拌、用后難于分離回收等問題，開展了將TiO2 納米薄納米薄膜、納米管以及納米棒等負(fù)載于惰性載體上的研究，其中膜、納米管以及納米棒等負(fù)載于惰性載體上的研究，其中尤以何溥等的研究有意義，他們成

10、功地在主成分為尤以何溥等的研究有意義，他們成功地在主成分為SiO2 的空心微球表面負(fù)載了結(jié)合牢固、排列緊密、取向一致的的空心微球表面負(fù)載了結(jié)合牢固、排列緊密、取向一致的銳鈦礦型銳鈦礦型TiO2 納米棒陣列，這一研究可能催生出一種可納米棒陣列，這一研究可能催生出一種可以在大面積水體表層使用的實(shí)用型的光催化設(shè)備。以在大面積水體表層使用的實(shí)用型的光催化設(shè)備。存在的問題及發(fā)展方向存在的問題及發(fā)展方向急需解決的問題有以下幾點(diǎn)：急需解決的問題有以下幾點(diǎn)： (1)高效光催化劑的研制。通過催化劑的改性，大大提高效光催化劑的研制。通過催化劑的改性，大大提高光催化劑的活性，提高反應(yīng)速率。高光催化劑的活性，提高反應(yīng)

11、速率。 (2)將其與其他技術(shù)相結(jié)合，如生物技術(shù)等，將會開拓將其與其他技術(shù)相結(jié)合，如生物技術(shù)等，將會開拓該技術(shù)更廣闊的應(yīng)用前景。該技術(shù)更廣闊的應(yīng)用前景。 (3)設(shè)計與研制低耗、高效、多功能光催化反應(yīng)器，以設(shè)計與研制低耗、高效、多功能光催化反應(yīng)器，以便使光催化技術(shù)能夠真正的得到大規(guī)模的應(yīng)用。便使光催化技術(shù)能夠真正的得到大規(guī)模的應(yīng)用。 (4)低耗高效的光源。在太陽能還不能很方便地利用之低耗高效的光源。在太陽能還不能很方便地利用之前，尋找一種合適的光源對光催化反應(yīng)會有一定的促進(jìn)作前，尋找一種合適的光源對光催化反應(yīng)會有一定的促進(jìn)作用。用。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1羅潔羅潔. 光催化氧化法處理有機(jī)廢水的研究光催

12、化氧化法處理有機(jī)廢水的研究D .廣東廣東:廣東工業(yè)大學(xué)廣東工業(yè)大學(xué). 2001.2趙彬斌，王麗趙彬斌，王麗.超聲波技術(shù)對水中有機(jī)污染物的降解超聲波技術(shù)對水中有機(jī)污染物的降解J化學(xué)工程師化學(xué)工程師，2002(6):2 1-22.3陳中穎，于剛，張彭義等炭黑改性納米陳中穎，于剛，張彭義等炭黑改性納米TiO2 薄膜光催化降解有機(jī)薄膜光催化降解有機(jī)污染物污染物J科學(xué)通報，科學(xué)通報，2001，46(23)：1961-19654邸云萍，張文麗摻雜錫離子對納米二氧化鈦薄膜光催化性能的影邸云萍，張文麗摻雜錫離子對納米二氧化鈦薄膜光催化性能的影響響J河北理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，河北理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2007，29(3)：1-55王懷穎，李文軍，常志東等非共價修飾碳納米管王懷穎，李文軍，常志東等非共價修飾碳納米管/二氧化鈦復(fù)合材二氧化鈦復(fù)合材料的合成及性能料的合成及性能J無機(jī)化學(xué)學(xué)報，無機(jī)化學(xué)學(xué)報，2011，2