高级氧化技术-概述

高级氧化技术概述,吕康乐2008/09/01,我的简历,出生年月：1972.09籍贯：湖北/黄石/阳新学习和工作经历：1992.09-1995.07长安大学工业分析专业1995.07-1996.09浙江临海市华城化工联营公司技术员1996.10-2000.08浙江华海药业股份有限公司技术员2000.09-2003.06浙江工业大学工业催化专业硕士（工学硕士）2003.092006.09浙江大学化学专业博士(理学博士)联系方式vkangle,参考教材,现代光化学，张建成，王夺元，化学工业出版社，2006光催化，张金龙，成峰，何斌，华东理工大学出版社，2004,问题,高级氧化技术？,1、环境污染治理的高级氧化技术,传统的污水处理方法有物理吸附、化学氧化、微生物处理和高温焚烧等。但这些方法都存在某些缺点，如效率低、能耗高、适用范围窄和处理不彻底，容易产生二次污染。开发高效、低能耗、使用范围广和有深度氧化（advancedoxidation）能力的污染物净化处理技术一直是环保研究者所追求的目标。,高级氧化技术的定义与特点,上世纪八十年代，Glaze等人将高级氧化技术（AdvancedOxidationProcess,AOP）定义为：以羟基自由基（.OH）为主要氧化剂的氧化过程。AOP特点：（1）产生大量非常活泼的.OH等自由基，直接与废水中的污染物反应，将其降解或矿化为为二氧化碳和水，不会产生二次污染；（2）反应速度很快，能在很短时间内达到处理的要求；（3）既可作为单独处理，又可与其他处理过程相匹配。（如：可以作为生化处理前的预处理，降低污水处理的成本）。,AOP的代表：TiO2光催化,以半导体TiO2光催化氧化为代表的高级氧化技术（AOPs）能够克服传统污水处理方法的缺点。它可以利用太阳能和空气中的氧气，就可以降解和矿化水中的有机污染物。该方法适用范围广、对有机污染物氧化彻底，不会带来二次污染，因而其适用化研究日益受到重视。,2.TiO2光催化的发展过程,没有光就没有人类文明*,神奇的光,历史性事件：TiO2光解水,atTiO2electrodeH2O+2h+(1/2)O2+2H+atPtelectrode2H+2e-H2OverallreactionH2O+2hv(1/2)O2+H2,TiO2光催化发展的历史,1972年，TiO2光解水（标志）,1976年，TiO2/UV光催化能降解联苯和氯联苯,1977年，首次证明TiO2可以光解水中的氰化物,8090年代，光催化的研究的活跃阶段,今天，光催化成为新兴的化学边缘学科,ISISurveybyTiO2orTitaniumDioxideandPhoto,Thompson&Yates.2006Chem.Rev.,More*,3.TiO2光催化的应用,有机物降解环境净化卫生保健,半导体光催化以其强劲的氧化能力可以分解破坏许多有机物。详细研究过的已达100余种以上汞、铬、铅等金属离子的污染问题,a.氧化还原性应用,Adv.Funct.Mater.,2007,17,2728-2738.,TunableSynthesisofVariousWurtziteZnSArchitecturalStructuresandTheirPhotocatalyticProperties,有机物降解环境净化卫生保健,对环境中的污染物具有强烈的氧化降解能力，使有机物分解为水和二氧化碳，所以是净化环境的优良功能材料,a.氧化还原性应用,有机物降解环境净化卫生保健,光催化的氧化性对大多数微生物都有强杀伤力,因此可以考虑作为杀菌消毒的手段,尤其是用于生活用水的净化。光催化不仅仅能杀死普通的细菌和病毒,它还能使某些癌细胞失活,a.氧化还原性应用,b.亲水性应用,防雾透明,自清洁,镜子表面一旦形成雾膜，反射像变得模糊不清。当水在TiO2薄膜表面的接触角小于15时具有高的水流动性，小于10时有自清洁效果，小于7时有防雾效果。因此高度亲水化表面可起到防止水分子在表面凝聚成小液滴防雾效果。用于浴室的镜子、农用暖房薄膜、仪器仪表的显示屏、汽车交通工具的门窗玻璃及反光镜,b.亲水性应用,防雾透明,自清洁,建筑、交通运输工具、广告牌、路牌等表面上，雨水会自动将其清洗干净。室内装饰及室内用具，表面达到高度的亲水性而便于清洗，上面吸附的尘埃很容易擦净，非常有利于保持表面的洁净。汽车车身表面涂有这种涂料可减少洗车用水90%。,a.TiO2光催化氧化法TiO2光催化氧化法，可以使污水中的染料、农药、表面活性剂、卤代物、油类等多种有机物进行降解。,4.高级氧化技术举例,(300nm),（UV/H2O2法）,b.活化H2O2的光催化氧化法,2,4-二硝基甲苯的光催化降解,UV/Fenton反应(quick),Fenton反应,c.紫外光-臭氧光氧化法(O3/UV)臭氧的氧化电位为2.07V。紫外光-臭氧净化水的效果较单纯使用臭氧效果更好。,(1),(2),(3),d.活化分子氧O2的光催化氧化法单线态氧(1O2)的氧化电位为2.2V，高于分子氧的氧化电位1.19V。,5