黄晶高级氧化技术.ppt

水处理中高级氧化技术中的应用,光催化氧化Fenton试剂,紫外线具有很高的能量，直接辐射可以引发水中污染物质化学键的断裂而引起很多化学反应，该过程称为光氧化。为提高产率和能量利用效率，利用催化剂来加快反应，为光催化氧化。其中最重要的催化剂是半导体催化剂。,光催化氧化,当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时，半导体的价带电子发生带间跃迁到导带，从而产生光生电子和空穴。这种空穴本身就是一种能产生OH的强氧化剂，可直接氧化（次要）。电子，空穴扩散到催化剂表面，与被吸附在催化剂表面的电子受体、供体或存在于双电层的带电粒子反应（主要）。,常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大都在紫外区域。TiO2稳定、无毒，因此它在高级氧化工艺中应用最广泛。,TiO2+hv,TiO2（e-/h+）,TiO2(OH-)+H2O2+hv,TiO2(OH)adsorbed+OH-+OH,与传统方法相比，光催化氧化技术具有以下主要特点：运行条件温和、运行操作简单。可将绝大多数有机物氧化甚至彻底氧化，从而减少二次污染。一些半导体催化剂如TiO2，化学性质稳定，无毒，原料易于得到。,半导体光催化的主要缺陷：.电子、空穴一些参加反应，一些重新结合，要得到较高的光催化效率，必需采取措施抑制电子-孔穴对的复合。.半导体的光吸收波长范围狭窄，主要在紫外区，利用太阳光的比例低。,光催化反应速率影响因素：.催化剂，包括催化剂类型，催化剂投加量，催化剂的制备方法，尺寸等。常用的TiO2、ZnO、CdS、Fe2O3、SnO2等。.原水水质，PH值、溶解氧浓度、温度、金属离子、有机物浓度等。.光源，实验中常用的主要有太阳光和各种人造光源（如紫外灯、黑光灯、汞灯和氛灯）。,半导体光催化剂固定技术,化学气相沉积法,以溶胶-凝胶法为基础的涂层方法,阴极电沉积法,溶液浸渍法,由活性二氧化钛粉末制膜,二氧化钛膜制备方法,光催化氧化技术的应用用纳米TiO2等半导体光催化降解水中的污染物的研究已成为环境科学领域的一个热点，被认为是最有前途和最有效的处理方法之一。,毛纺织废水脱色,农药的降解,造纸厂废水,真正得到工业应用的是空气净化和废气处理,发展方向：.研究实际水源的光催化降解特性。.扩展半导体催化剂的吸收光谱范围。.直接利用太阳光作为反应催化光源或在催化剂表面引进在其他光区有很大西后的基团。.反应器的开发。光催化氧化技术大规模应用的关键是催化剂的固定及与之相匹配的反应器设计。,Fenton试剂（Fe2+,H2O2）就是在氧化过程中利用铁盐来激活H2O2，促进分解从而引起羟基自由基的产生。H2O2+臭氧，H2O2+紫外光等方法被称为类Fenton技术，其基本原理与使用方法均与Fenton技术相似。他们的共同原理是促进羟基自由基的产生。,Fenton试剂,臭氧和H2O2的反应为：O3+H2O2OH+O2+HO2紫外光和H2O2的反应为：H2O2(+UV)2OH铁盐和H2O2的反应为：Fe2+H2O2Fe3+OH+OH-,Fenton系统影响因素,pH值：关键参数，最优范围为2.53.0Fe2+和H2O2的浓度：H2O2与Fe2+之比为2.03.0时较为理想温度：升温可提高污染物降解率有机物质和Fenton的比值,Fenton试剂的应用,Fenton试剂对多种环境污染物质均有很高的去除效率。包括苯、硝基苯、酚、甲酚、氯酚、苯甲酸等。,燃料废水脱色,垃圾渗滤液有机物去除,氧化污泥提高其絮凝性和脱水能力,UV光照可以通过直接光解H2O2或者类似与光-Fenton反应的光激发过程来引发OH的产生。反应机理：.许多有机污染物吸收紫外光以后发生分子结构上的转变，和氧化剂的反应活性更强。.紫外光照催化H2O2分解成OH自由基。,UV/H2O2,UV/H2O2系统中的氧化过程依赖于一些反应条件，这些条件能影响COD去除的处理性能。,有机污染物的种类和浓度,有机物质的总量,H2O2的剂量,pH值（34较为理想）,UV/H2O2工艺对COD的去除性能较好，但也存在一些缺点：.H2O2在200300nm处对紫外光的摩尔吸收值很低，因此要求有高剂量的OH，也要求有高强度、宽波长范围的较长时间的紫外光照射，从而能耗较高。.在碱性条件下（PH值为89）很容易受到碳酸盐抑制作用的影响。,在Fenton工艺中引入紫外光照会的提高OH产生率。在影响氧化降解的因素中，操作的PH值是最关键的，大多使用范围为24的酸性条件。此外，光照的强度以及试剂的剂量也起了重要的作用。光-Fenton在费用-效益方面有一些优势，但处理性能没有UV/H2O2好，其次，与Fenton试剂相似，需进一步处理由氢氧化铁沉淀产生的污泥。,H2O2/UV/Fe2+,在使用上述工艺时，需考虑如下几点：.PH值的影响光氧化工艺过程中生成酸性物质会导致反应环境的P