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光催化氧化法在環(huán)境保護(hù)上的應(yīng)用已引起世界各國(guó)高度重視,我國(guó)在這方面也加強(qiáng)了投資力度,其研究也不斷見諸于報(bào)端。隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng),解決這一問題越顯急迫和重要。近幾年來,光催化氧化法以成本低、無二次污染的突出優(yōu)點(diǎn),已人們的普通認(rèn)可。選擇的催化劑,摸索較佳的操作參數(shù),尋求較佳的解決方案,提高污水中物的分解率是我們研究的目的,其在工業(yè)廢水處理方面的應(yīng)用潛力是巨大的。
光催化氧化法就是利用半導(dǎo)體的特性,在光的照射下吸附光子起催化劑的作用,生成反應(yīng)基氧化化合物,并使之礦化,把化合物分解為二氧化碳、水和無機(jī)鹽。
當(dāng)用能量大于或者等于禁帶寬度的光照射時(shí),其價(jià)帶上的電子被激發(fā),躍過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶,同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的空穴。光生空穴有的得電子能力,具有的氧化性,可奪取半導(dǎo)體顆粒表面的物的電子,使物氧化,而光生電子遷移到半導(dǎo)體微粒表面被氧化,進(jìn)行氧化一還原反應(yīng)。
由于二氧化欽具有較深的價(jià)帶能級(jí),帶隙較寬,光催化活性較好,能使反應(yīng)在光照射的二氧化欽微粒表面實(shí)現(xiàn)和加速,并且它的化學(xué)性能和光化學(xué)性能穩(wěn)定,耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿,耐光腐蝕,性,因而選擇TiO2作為光催化劑。
分為聚光型反應(yīng)器和非聚光型反應(yīng)器。由于光催化反應(yīng)是把光作為能源,這就要求光照強(qiáng)度大于或者等于其禁帶寬度。所以,要根據(jù)實(shí)際中光源的情況選擇反應(yīng)器。我們從聚光效果出發(fā),設(shè)計(jì)成拋物面槽式反應(yīng)器,非聚光反應(yīng)器設(shè)計(jì)成平板式或管式。
光催化劑的固定在光催化氧化反應(yīng)中很關(guān)鍵,它直接影響反應(yīng)的效果和去除物的,還關(guān)系著催化劑的回日兔應(yīng)根據(jù)反應(yīng)器的形式固定催化劑,使之充分與液體接觸,以前多數(shù)采用懸浮相光催化劑,但回收困難,現(xiàn)在采用浸漬一燒結(jié)法和化學(xué)氣相沉積法的研究應(yīng)用,使光催化劑的固定研究向前推進(jìn)一步。
光催化反應(yīng)裝置的選擇光催化氧化反應(yīng)中,操作方式的選擇顯得至關(guān)重要,可分為間歇式反應(yīng)器和連續(xù)式反應(yīng)器。間歇式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,小量的實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)研究大多采用,但它的光催化劑回收困難,處理的物料量比較小。連續(xù)式反應(yīng)器的應(yīng)用則很好的解決了以上的不足,可以大批量的進(jìn)行物料處理,其中固定相的催化劑和流動(dòng)態(tài)的污水充分接觸,達(dá)到凈化的目的。
光越強(qiáng),分解反應(yīng)越快,越利于降解反應(yīng)的進(jìn)行,光催化反應(yīng)的活性就越高。
光輻照時(shí)間的影響選擇合適的光照時(shí)間有助于物的降解速度,光照時(shí)間短,達(dá)不到降解效果,時(shí)間過長(zhǎng),還要考慮大批量的物料處理量增加光照時(shí)間,有助于物的降解速度。經(jīng)實(shí)驗(yàn),光照時(shí)間為1.5h時(shí),其分解率較高。
隨著時(shí)間延長(zhǎng),物的光解率逐漸升高。污水中物濃度的影響物在污水溶液中的濃度對(duì)光解度有著很大的影響。實(shí)驗(yàn)表明,降解率隨著物濃度的增大而減小,需要的光照強(qiáng)度越大,相應(yīng)的光照時(shí)間就長(zhǎng)。對(duì)光線的吸收增大,減弱了照射在TiO2表面的光強(qiáng),導(dǎo)致TiO2被的程度降低,從而引起降解率的下降。
光催化氧化在污水處理方面的應(yīng)用越來越廣泛,隨著研究的逐步深入,會(huì)取得的成果。限于紫外光線或人造光源,談不上工業(yè)化應(yīng)用,在未來的研究中,尋求把太陽光作為光源和選擇的催化劑還有待我們?nèi)パ芯浚l(fā)展新型實(shí)用的污水處理技術(shù)是我們未來的研究方向,它的潛力將是巨大的。