光催化在廢水處理中的應(yīng)用課件

1、松花江水污染事件造成的河流污染圖造紙廠將未經(jīng)處理的廢水直接 水污染造成魚塘中魚大量死亡排入農(nóng)田中水污染嚴(yán)重影響著我們的生活廢水處理的緊迫性工業(yè)的發(fā)展造成了越來越嚴(yán)重的環(huán)境污染，水體中大量污染物嚴(yán)重威脅著人類自身的健康。 1994年以來，美國在飲用水中發(fā)現(xiàn)了100多種合成有機(jī)物，如多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等，具有“三致”作用。根據(jù)我國1998年對全國109700公里河流進(jìn)行的評價，我國河流長度有70.6%被污染，其中有機(jī)污染是一個不可忽視的因素。生態(tài)建筑風(fēng)靡國外德國愛森RWE辦公樓 英國Integer綠色住宅示范房 BRE綠色環(huán)境樓 丹麥斯科特帕肯低能耗建筑 英國諾丁漢稅務(wù)中心 圖1 國外生態(tài)建筑常用

2、的廢水處理方法物理處理法：格柵，篩網(wǎng)， 沉淀， 隔油，氣浮， 過濾， 離心化學(xué)處理法：中和， 混凝， 化學(xué)沉淀氧化還原， 離子交換， 膜析生物處理法 ：好氧（生物膜法、活性污泥法）， 厭氧 廢水處理中的高級氧化技術(shù) 高級氧化技術(shù)（Advanced Oxidation Technology，簡稱AOT)是指在水處理過程中可產(chǎn)生羥基自由基，使水體中的大分子難降解有機(jī)物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)，甚至直接降解成為CO2 和H20，接近完全礦化。光催化氧化法的優(yōu)點 光催化氧化法是一種新型的水污染治理技術(shù)，利用光照射半導(dǎo)體催化劑（如：TiO2），在水中產(chǎn)生羥基自由基，氧化水中的污染物。光催化氧化特點：

3、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)條件溫和，操作條件容易控制氧化還原性強，COD去除率高，無二次污染可利用太陽光TiO2化學(xué)穩(wěn)定性高、無毒、價廉水中主要污染物的分類固體懸浮物 ：泥沙、鐵銹、肉眼可見物微生物： 細(xì)菌、病毒、藻類等溶解無機(jī)物： 碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽重金屬 ：汞、砷、鉛、鎘、鉻等有機(jī)物： 農(nóng)藥、化肥、各類工業(yè)用溶料、染料、清潔劑、消毒劑放射性粒子： 核工業(yè)及核醫(yī)學(xué)等產(chǎn)生的放射性粒子降解就是將大分子的有機(jī)物通過物理、化學(xué)、生物手段使其成為小分子的過程，可分為物理降解、化學(xué)降解、生物降解。機(jī) 理光催化劑（如TiO2等）受到能量大于禁帶寬度的光照射，價帶上的電子 e-受到激發(fā)，躍過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶

4、，留下空穴h+ ， h+具有強氧化性， e-具有強還原性，二者形成氧化還原體系。光生電子-空穴對在離半導(dǎo)體表面足夠近時，載流子移動到表面，活潑的空穴電子都有能力氧化和還原吸附在表面上的物質(zhì)。光生e- 和h+ 除了可直接與反應(yīng)物作用外，還可與吸附在催化劑表面上的O2、OH- 和H2O 發(fā)生一系列反應(yīng)，生成具有高度化學(xué)活性的羥基自由基OH 及H2O2，這些活性物質(zhì)把吸附在催化劑表面上的有機(jī)污染物降解為CO2、H2O 等。TiO2的光催化反應(yīng)機(jī)理光催化凈化機(jī)理-納米TiO2受到光線照射，形成高活性電子和空穴空穴強氧化性， 物質(zhì)被氧化電子受體通過 接受電子被還原 TiO2 hv e -+h+h+H2O

5、 OH +H+e -+O2 O2- H+ HO2 2HO2 O2+ H2O2H2O2 + O2- OH + HO- + O2 高級氧化技術(shù)-光催化氧化法TiO2半導(dǎo)體在溶液中的基本反應(yīng)式光催化氧化的應(yīng)用無機(jī)污染物廢水Cr2O7 2- +16H+12e- =Cr2O3+8H2OHg2+2e-=HgPb2+2H2O+2h+=PbO2+4H+Mn2+2H2O+2h+=MnO2+4H+2Co2+3H2O+2h+=Co2O3+6H+光催化氧化的應(yīng)用有機(jī)污染物廢水有機(jī)污染物 催化劑 光源 產(chǎn)物 烴類 脂肪烴芳香烴 TiO2 紫外燈 CO2, H2O 鹵代化合物 鹵代烷烴鹵代烯烴鹵代脂肪酸鹵代芳香化合物CD

6、D，DCDDTiO2Fe2O3TiO2ZnOCdSPt/TiO2 紫外燈紫外燈HCl, H2OHCl, H2O 光催化氧化的應(yīng)用有機(jī)污染物廢水羧酸 乙酸，丙酸，丁酸，戊酸，乳酸TiO2CdSZnOPt/TiO2 紫外燈氙燈 CO, H2,烷烴，醇，酮，酸 表面活性劑 DBSSDSBSTiO2 日光燈 CO2, HCl, SO32- 農(nóng)藥廢水DDT敵敵畏，敵百蟲有機(jī)磷農(nóng)藥TiO2Pt/TiO2紫外燈光催化氧化的應(yīng)用有機(jī)污染物廢水染料 酸性紅G直接耐酸大紅 4BS活性艷紅 X-3B酸性艷藍(lán)G卡普隆5GS陽離子艷紅5GN直接耐曬翠藍(lán)RGL 甲基藍(lán)，羅丹明B染料中間體H酸中性黑，一品紅TiO2 紫外燈日光燈 CO2, H2O無機(jī)離子中間產(chǎn)物 制備高效催化劑，提高光催化劑的