光催化在飲用水深度處理中應(yīng)用-董李鵬15213391

1、1.31.11.2光催化在飲用水深度處理中的應(yīng)用光電催化處理藻毒素MCs飲用水中各種物質(zhì)處理五氯苯酚PCP1.4展望董李鵬 15213391光催化用于飲用水深度處理: 飲用水中人們已發(fā)現(xiàn)756種有機物,其中20種致癌物、23種可疑致癌物、18種促癌物和56種致突變物。主要有：鹵代烴、腐殖酸、五氯苯酚，藻類 以及大腸桿菌、噬菌體、細菌與真菌等微生物。1 背景1. 1 處理腐殖酸和富里酸腐殖酸結(jié)構(gòu)腐殖酸和富里酸是消毒副產(chǎn)物的前體.腐殖酸( HA)作為天然飲用水中的有機物，約占水中有機物的90%,其濃度從地下水的 20 g/L 到地表水的30 mg/L，含量增高.富里酸(FA),它在任何pH值下的溶

2、液中都是可溶的.富里酸結(jié)構(gòu)1. 1 處理富里酸FA圖 TiO2 投加量對FA 降解的影響當(dāng)TiO2 投加量分別為0.20.30.4 g/L時，對FA 的去除效果最好；并不是TiO2投加量越多越好；劉文,2010,凈水技術(shù)光催化氧化降解腐殖酸的過程是首先OH 與腐殖酸發(fā)生自由基鏈反應(yīng)，而最終使腐殖酸變?yōu)樾》肿又敝?H2O、CO2和無機酸。腐殖酸+OH 小分子1. 2 消除細菌等微生物唐玉朝機理：當(dāng)TIO2受波長98.0%But,隨pH值增加略有降低分析：1.OH進入鐵離子聚合態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)部；2.輕橋(Fe一OH一Fe)氧橋(Fe一O一Fe), 消耗了大部分的OHH2O2濃度影響H202濃度為0.7-

3、0.8mmol.L一.的PcP降解率逐漸高于0.4-0.5時的降解率分析：生成的OH能夠與過量的H202發(fā)生反應(yīng),降低OH的利用效率2. 1 處理五氯苯酚PCP的影響因素3次循環(huán)使用后，鐵柱撐膨潤土/UV/H202降解效率均在80.0%以上循環(huán)使用次數(shù)影響降解效率較好，鐵柱撐膨潤土作催化劑不會產(chǎn)生二次污染光催化劑有一個致命的弱點，即光生空穴一電子對的復(fù)合率較高光電催化電場協(xié)助光催化技術(shù)（協(xié)同作用）提高光催化效率的關(guān)鍵在于減少光生空穴與電子的復(fù)合幾率 光電結(jié)合催化半導(dǎo)體氧化物薄膜作為工作電極，鉑絲為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極構(gòu)成光電化學(xué)電池光電催化的必要條件:光：多用紫外線電：電極構(gòu)成光化

4、學(xué)電池催化劑：多用二氧化鈦空氣：提供氧氣3. 2光電催化藻毒素MCs光電催化的優(yōu)勢TiO2光電組合效應(yīng)把導(dǎo)帶電子的還原過程同價帶空穴的氧化過程從空間位置上分開(與半導(dǎo)體微粒相比較) 明顯地減少電子和空穴的復(fù)合，增加半導(dǎo)體表面OH的生成效率防止了氧化中間產(chǎn)物在陰極上的再還原導(dǎo)帶電子能被引到陰極還原水中的H+，不需要向系統(tǒng)內(nèi)鼓入作為電子俘獲劑的O23. 2光電催化藻毒素MCs藻毒素MCs分子結(jié)構(gòu)3. 1 光電催化處理藻毒素MCs機理:MC分子穩(wěn)定的環(huán)肽結(jié)構(gòu)發(fā)生降解,裂環(huán)生成一系列線性多肽小分子.藻毒素富集進入高級生物體內(nèi),作用于機體的不同器官組織導(dǎo)致病變.馮小剛光催化降解有機物原理3. 3光電催化

5、藻毒素MCs藻毒素 MC的去除率快速上升；2.5V時效率高分析：當(dāng)陽極偏電壓大于水的電解電位時，水就會發(fā)生電解分別對 TiO2/Ti 板光陽極施加 1、2、3、4、6、8 V 的陽極偏電壓，進行光電協(xié)同催化圖 2鈦板及 TiO2/Ti 催化劑表面 SEM 圖 2TiO2/Ti 催化劑的 XRD譜圖TiO2/Ti 光電催化實驗左躍斌 展望通過與其他飲用水處理材料組合，進而開發(fā)高效節(jié)能飲用水深度處理裝置；TiO2催化劑的活性和穩(wěn)定性提高方面還有待進一步改進；設(shè)計高效低耗的光催化反應(yīng)器； 參考文獻：1左躍斌. 光電協(xié)同催化氧化處理飲用水中藻毒素-LRJ. 水處理技術(shù), 2012, 38(007):

6、49-52.2唐玉朝, 李薇, 華河林, 等. TiO2 光催化技術(shù)處理飲用水微污染及殺滅微生物的研究J. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備, 2004, 5(5): 61-66.3劉文, 吳一蘩. 二氧化鈦光催化氧化水中天然有機物富里酸J. 凈水技術(shù), 2010 (6): 66-71.4劉芭. TiO_2 光催化雜化超濾膜對水中嗅味物質(zhì)及腐殖酸去除的研究D. 上海交通大學(xué), 2013.5馮小剛, 衛(wèi)濤, 袁春偉. 飲用水中微囊藻毒素污染及其光催化降解的研究進展J. 東南大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2004, 34(5): 705-710.6王志斌. 飲用水中典型 POPs 的光催化降解處理技術(shù)研究進展J. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報, 2014 (2): 29-30.7潘海祥. 光催化降解飲用水中幾種典型有機污染物影響因素及降解機理的 研究D. 廣州: 中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所, 2000.8姜艷麗. TiO_2/Ti 催化劑改性及光電催化降解水中腐殖酸的研究D. 哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2007.9程修文. 改性 TiO_2 納米管光電