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光催化氧化法在環(huán)境保護上的應用已引起世界各國高度重視,我國在這方面也加強了投資力度,其研究也不斷見(jiàn)諸于報端。隨著(zhù)人們環(huán)保意識的加強,解決這一問(wèn)題越顯急迫和重要。近幾年來(lái),光催化氧化法以成本低、無(wú)二次污染的突出優(yōu)點(diǎn),已人們的普通認可。選擇的催化劑,摸索較佳的操作參數,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)廢水處理方面的應用潛力是巨大的。
光催化氧化法就是利用半導體的特性,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(wú)機鹽。
當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(guò)禁帶進(jìn)入導帶,同時(shí)產(chǎn)生相應的空穴。光生空穴有的得電子能力,具有的氧化性,可奪取半導體顆粒表面的物的電子,使物氧化,而光生電子遷移到半導體微粒表面被氧化,進(jìn)行氧化一還原反應。
由于二氧化欽具有較深的價(jià)帶能級,帶隙較寬,光催化活性較好,能使反應在光照射的二氧化欽微粒表面實(shí)現和加速,并且它的化學(xué)性能和光化學(xué)性能穩定,耐強酸強堿,耐光腐蝕,性,因而選擇TiO2作為光催化劑。
分為聚光型反應器和非聚光型反應器。由于光催化反應是把光作為能源,這就要求光照強度大于或者等于其禁帶寬度。所以,要根據實(shí)際中光源的情況選擇反應器。我們從聚光效果出發(fā),設計成拋物面槽式反應器,非聚光反應器設計成平板式或管式。
光催化劑的固定在光催化氧化反應中很關(guān)鍵,它直接影響反應的效果和去除物的,還關(guān)系著(zhù)催化劑的回日兔應根據反應器的形式固定催化劑,使之充分與液體接觸,以前多數采用懸浮相光催化劑,但回收困難,現在采用浸漬一燒結法和化學(xué)氣相沉積法的研究應用,使光催化劑的固定研究向前推進(jìn)一步。
光催化反應裝置的選擇光催化氧化反應中,操作方式的選擇顯得至關(guān)重要,可分為間歇式反應器和連續式反應器。間歇式反應器結構簡(jiǎn)單,操作方便,小量的實(shí)驗室生產(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。連續式反應器的應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,達到凈化的目的。
光越強,分解反應越快,越利于降解反應的進(jìn)行,光催化反應的活性就越高。
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,達不到降解效果,時(shí)間過(guò)長(cháng),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,光照時(shí)間為1.5h時(shí),其分解率較高。
隨著(zhù)時(shí)間延長(cháng),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光解度有著(zhù)很大的影響。實(shí)驗表明,降解率隨著(zhù)物濃度的增大而減小,需要的光照強度越大,相應的光照時(shí)間就長(cháng)。對光線(xiàn)的吸收增大,減弱了照射在TiO2表面的光強,導致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用越來(lái)越廣泛,隨著(zhù)研究的逐步深入,會(huì )取得的成果。限于紫外光線(xiàn)或人造光源,談不上工業(yè)化應用,在未來(lái)的研究中,尋求把太陽(yáng)光作為光源和選擇的催化劑還有待我們去研究,發(fā)展新型實(shí)用的污水處理技術(shù)是我們未來(lái)的研究方向,它的潛力將是巨大的。