光催化氧化技术处理难降解有机废水的研究进展.ppt

光催化氧化技术在难降解有机废水处理中的应用
1
主要内容
引言
一
光催化氧化反应作用原理
二
光催化氧化在处理有机废水中的应用
三
结束语
四
难降解有机废水
近年来,随着石油化工、塑料、合成纤维、焦化、印染等行业的迅速发展,各种含有大量难生物降解的有机污染物的废水相应增多,它们进入水体给环境造成了严重的污染。
难降解有机物是指被微生物分解时速度很慢,分解不彻底的有机物(也包括某些有机物的代谢产物),这类污染物易在生物体内富集,也容易成为水体的潜在污染源。这类污染物包括多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机氛化物、有机磷农药、表面活性剂、有机染料等有毒难降解有机污染物。这些物质的共同特点是毒性大,成份复杂,化学耗氧量高,一般微生物对其几乎没有降解效果,如果这些物质不加治理地向环境排放,势必严重地污染环境和威胁人类的身体健康。随着工农业的迅速发展,人们合成了越来越多的有机物,其中难降解有机物占了很大比例,因此难降解有机物的治理研究已引起国内外有关专家的高度重视,是目前水污染防治研究的热点与难点。
一、引言
光催化氧化技术
光催化氧化技术是一种环境友好型绿色水处理技术, 它能够彻底氧化降解废水中的有机污染物。该技术是利用易于吸收光子能量的中间产物首先形成激发态, 然后再诱导引发反应物分子的氧化过程。
光催化氧化是光催化剂在特定波长光源的照射下产生催化作用, 使周围的水分子及氧气激发形成极具活性的·OH自由基和·O2-自由基。
根据已有的研究工作, 发现卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、其他烃类、酚类、染料、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应, 最终生成H2O、CO2和无机盐等,从而达到污染物无害化处理的要求, 消除其对环境的污染及对人体健康的危害。

二、光催化氧化反应的作用机理
有关光催化氧化作用机理, 目前比较成熟的是基于半导体能带理论的电子-- 空穴作用原理。
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。光生电子( e-) 易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获, 而光生空穴( h+)因具有极强的获取电子的能力而具有很强的氧化能力, 可将其表面吸附的有机物或OH-及H2O分子氧化成活性最强的·OH自由基,·OH 自由基几乎无选择地进攻有机物分子,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。
目前采用的半导体材料主要是TiO2、ZnO、CdS、WO3、SnO2 等。TiO2因其具有化学稳定性高、耐腐蚀、对人体无害、价带能级较深、可利用太阳能作为光源等优点, 特别是其光致空穴的氧化性极高, 氧化电位可达+ 2. 53V, 还可在水中形成氧化电位比臭氧还高的·OH , 同时光生电子也有很强的还原性, 可以把氧分子还原成超氧负离子, 水歧化成H2O2 。(EPA统计的光催化可降解有机物,)
三、光催化氧化在处理难降解有机废水中的应用
光催化氧化处理难降解废水的应用
应用范围
制革废水
制药废水
农药废水
含油废水
垃圾渗滤液
食品添加剂废水
染料废水
造纸废水
焦化废水
表面活性剂废水
染料废水有机污染物含量高、色度深、毒性大,难生物降解的有机物成分高,并且还含有苯环、胺基、偶氮基团等致癌物质,是我国目前几种难治理的行业废水之一。光催化氧化对废水的色度有很好的净化效果,染料废水色度高,适于用光催化氧化法处理。

张辉等采用序批式自制光催化膜反应器和低温酸性溶胶法制得的锐钛矿型TiO2催化剂,250 W紫外灯光源对活性艳红X-3B进行光催化降解实验。实验结果表明反应起始pH和催化剂用量对光催化膜反应器运行性能影响很大,该耦合体系的最佳pH为4,染料和催化剂最佳浓度比为2︰1, %以上。
邱祖民等在H2O2处理酸性大红GR染料废水的实验研究结果表明,H2O2催化氧化处理酸性大红GR染料废水有比较好的效果, % %。

王九思等进行了负载型TiO2光催化氧化降解甲基橙的实验研究,实验中取一定量4 mg/L 的甲基橙溶液,100 粒附载TiO2的玻璃珠为光催化氧化剂,溶液深度为20 mm,在20 W 紫外线杀菌灯下照射1 h,光距调为110 mm,整个反应器套在铝箔罩内,用分光光度计测其反应前后吸光度,即可求出脱色率。在最佳实验条件下甲基橙的脱色率达到70%以上,实验结果较理想。
赵红花对TiO2光催化氧化技术在酸性紫红染料溶液中做的研究表明, 酸性紫红染料水样在pH=8 左