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1、,光催化氧化技术的基本概念及应用实例,组员：王明明、冯洋洋、刘悦悦,2015/11/12,目录,1/11,1基本概念,高级氧化法,凡反应涉及羟基自由基的氧化过程，就属于高级氧化法，又称高级氧化技术、深度氧化技术。包括臭氧氧化、光催化氧化、湿式氧化、超声波氧化、Fenton试剂氧化、辐射技术等。这里主要讲述光催化氧化/Fenton，生物法与光催化组合技术。,2/11,1基本概念,羟基自由基,羟基自由基是一种很强的氧化剂，其标准氧化还原电位为2.8eV，氧化能力仅次于氟。羟基自由基有三个基本的反应途径，即羟基加成、羟基的夺氢反应、羟基的电子转移。一般来说，加成反应较夺氢反应快，而电子转移反应通常发
2、生在羟基自由基与无机物反应之间。,夺氢反应,电子转移,加成反应,金属离子、含氧酸根离子,带H的阴离子,金属离子、其他离子,目录,3/11,2工艺原理,Q:什么是光催化氧化技术?,4/11,2工艺原理,Q:光催化氧化技术机理?,光催化降解技术中, 通常是以TiO2等半导体材料为催化剂。这些半导体粒子的能带结构一般由填满电子的价带和空的高能导带构成, 价带和导带之间存在禁带。,当用能量等于或大于禁带宽度的光照射到半导体时, 价带上的电子(e-) 被激发跃迁到导带形成光生电子(e-) , 在价带上产生空穴(H+) , 并在电场作用下分别迁移到粒子表面。光生电子(e-) 易被水中溶解氧等氧化性物质所捕
3、获, 而空穴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OH自由基,OH自由基几乎无选择地将水中有机物氧化。,5/11,2工艺原理,反应机理：,目录,6/11,3应用实例,UV/Fenton,7/11,3应用实例,8/11,3应用实例,UV/Fenton法的特点是操作简便, 并可引入太阳光, 从而降低成本, 因此UV/Fenton法成为工业应用中很有吸引力的高级氧化技术。然而该方法也存在一定的缺陷, 如紫外光对高浓度有色废水的处理效果往往比较差, 以及溶液中均相催化剂所产生的沉淀等等, 都是有待进一步研究解决问题。,9/11,3应用实例,光
4、催化氧化与生化法联用,光催化氧化和生物氧化对污染物有去除作用，光催化法对色度的去除作用和生物氧化法对溶液COD 的去除作用分别显示出各自的优势，因此光催化法和生物氧化法的组合可以起到互补的优势。,经证明先生物氧化、后光催化氧化是一种比较好的联合处理方式，这种组合方式可以体现出两种反应的互补性，尤其对生化处理后的残留色度有明显的改善。 于永辉等采用生物光催化氧化组合处理技术处理二元酸废水，结果表明，采用该组合处理技术可有效去除二元酸废水COD及色度，当生物流化床水力停留时间10 h，出水采用TiO2光催化氧化处理技术，反应器内停留时问45 min，COD去除率96.1%，色度去除率大于97.4，
5、完全达到二级排放要求。,目录,10/11,4前景展望,工艺优点：光催化氧化技术对污染物无选择性, 反应条件温和, 不需要高温高压等条件, 而且可以利用太阳能作为能源, 因而具有很好的应用前景和发展潜力。 发展瓶颈：光源的利用效率、催化剂的利用、光生电子和空穴的利用、传质问题、反应器的设计等问题；如何提高光源利用率, 是光催化技术得以广泛应用的一个重要问题。,11/11,4前景展望,制备高效率的催化剂, 进一步完善催化剂的改性技术, 提高催化剂的催化活性； 选择合适的载体, 研究催化剂固定技术, 制备负载型催化剂, 使其易于回收, 重复使用； 光催化反应机理的研究缺乏中间产物及活性物质的鉴定, 仍停留在设想与推测阶段, 进一步深入研究光催化反应机理, 掌握有机物降解规律, 对光催化技术工业实用化意义重大； 光催化技术与其他技术耦合, 利用技术的协同作用来获取最佳的处理效果, 开拓更广阔的应用前景。,感谢聆听,2015/11/12,
