光催化在废水处理中的应用课件

1、松花江水污染事件造成的河流污染图造纸厂将未经处理的废水直接 水污染造成鱼塘中鱼大量死亡排入农田中水污染严重影响着我们的生活废水处理的紧迫性工业的发展造成了越来越严重的环境污染，水体中大量污染物严重威胁着人类自身的健康。 1994年以来，美国在饮用水中发现了100多种合成有机物，如多氯联苯、多环芳烃等，具有“三致”作用。根据我国1998年对全国109700公里河流进行的评价，我国河流长度有70.6%被污染，其中有机污染是一个不可忽视的因素。生态建筑风靡国外德国爱森RWE办公楼 英国Integer绿色住宅示范房 BRE绿色环境楼 丹麦斯科特帕肯低能耗建筑 英国诺丁汉税务中心 图1 国外生态建筑常用

2、的废水处理方法物理处理法：格栅，筛网， 沉淀， 隔油，气浮， 过滤， 离心化学处理法：中和， 混凝， 化学沉淀氧化还原， 离子交换， 膜析生物处理法 ：好氧（生物膜法、活性污泥法）， 厌氧 废水处理中的高级氧化技术 高级氧化技术（Advanced Oxidation Technology，简称AOT)是指在水处理过程中可产生羟基自由基，使水体中的大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO2 和H20，接近完全矿化。光催化氧化法的优点 光催化氧化法是一种新型的水污染治理技术，利用光照射半导体催化剂（如：TiO2），在水中产生羟基自由基，氧化水中的污染物。光催化氧化特点：

3、设备结构简单，反应条件温和，操作条件容易控制氧化还原性强，COD去除率高，无二次污染可利用太阳光TiO2化学稳定性高、无毒、价廉水中主要污染物的分类固体悬浮物 ：泥沙、铁锈、肉眼可见物微生物： 细菌、病毒、藻类等溶解无机物： 碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硝酸盐重金属 ：汞、砷、铅、镉、铬等有机物： 农药、化肥、各类工业用溶料、染料、清洁剂、消毒剂放射性粒子： 核工业及核医学等产生的放射性粒子降解就是将大分子的有机物通过物理、化学、生物手段使其成为小分子的过程，可分为物理降解、化学降解、生物降解。机 理光催化剂（如TiO2等）受到能量大于禁带宽度的光照射，价带上的电子 e-受到激发，跃过禁带进入导带

4、，留下空穴h+ ， h+具有强氧化性， e-具有强还原性，二者形成氧化还原体系。光生电子-空穴对在离半导体表面足够近时，载流子移动到表面，活泼的空穴电子都有能力氧化和还原吸附在表面上的物质。光生e- 和h+ 除了可直接与反应物作用外，还可与吸附在催化剂表面上的O2、OH- 和H2O 发生一系列反应，生成具有高度化学活性的羟基自由基OH 及H2O2，这些活性物质把吸附在催化剂表面上的有机污染物降解为CO2、H2O 等。TiO2的光催化反应机理光催化净化机理-纳米TiO2受到光线照射，形成高活性电子和空穴空穴强氧化性， 物质被氧化电子受体通过 接受电子被还原 TiO2 hv e -+h+h+H2O

5、 OH +H+e -+O2 O2- H+ HO2 2HO2 O2+ H2O2H2O2 + O2- OH + HO- + O2 高级氧化技术-光催化氧化法TiO2半导体在溶液中的基本反应式光催化氧化的应用无机污染物废水Cr2O7 2- +16H+12e- =Cr2O3+8H2OHg2+2e-=HgPb2+2H2O+2h+=PbO2+4H+Mn2+2H2O+2h+=MnO2+4H+2Co2+3H2O+2h+=Co2O3+6H+光催化氧化的应用有机污染物废水有机污染物 催化剂 光源 产物 烃类 脂肪烃芳香烃 TiO2 紫外灯 CO2, H2O 卤代化合物 卤代烷烃卤代烯烃卤代脂肪酸卤代芳香化合物CD

6、D，DCDDTiO2Fe2O3TiO2ZnOCdSPt/TiO2 紫外灯紫外灯HCl, H2OHCl, H2O 光催化氧化的应用有机污染物废水羧酸 乙酸，丙酸，丁酸，戊酸，乳酸TiO2CdSZnOPt/TiO2 紫外灯氙灯 CO, H2,烷烃，醇，酮，酸 表面活性剂 DBSSDSBSTiO2 日光灯 CO2, HCl, SO32- 农药废水DDT敌敌畏，敌百虫有机磷农药TiO2Pt/TiO2紫外灯光催化氧化的应用有机污染物废水染料 酸性红G直接耐酸大红 4BS活性艳红 X-3B酸性艳蓝G卡普隆5GS阳离子艳红5GN直接耐晒翠蓝RGL 甲基蓝，罗丹明B染料中间体H酸中性黑，一品红TiO2 紫外灯日光灯 CO2, H2O无机离子中间产物 制备高效催化剂，提高光催化剂的