光催化氧化處理染料廢水研究進(jìn)展

SeminarI

光催化氧化處理染料廢水研究進(jìn)展博士生導(dǎo)師專業(yè)年級(jí)主要內(nèi)容一、染料廢水處理的緊迫性二、目前染料廢水處理技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)三、染料廢水處理中的高級(jí)氧化技術(shù)——光催化氧化法進(jìn)展四、展望一、染料廢水處理的緊迫性——環(huán)境污染及水資源短缺眾所周知，我國地大物博，人口眾多。我國水資源總量居世界第六位，但人均水量約為世界人均水量的1/4，是水資源嚴(yán)重不足的國家之一在水資源短缺的同時(shí)，水資源浪費(fèi)和被污染的現(xiàn)象非常嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前我國工業(yè)用水的重復(fù)利用率不足60％，單位GDP用水量是發(fā)達(dá)國家的15～100倍一、染料廢水處理的緊迫性——環(huán)境污染及水資源短缺我國也是世界上染料生產(chǎn)和消費(fèi)的第一大國。日益增加的染料給我們帶來豐富多彩的物質(zhì)生活，同時(shí)也給我們的環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年廢水排放量約為390億噸,其中工業(yè)廢水占51%,而染料廢水占工業(yè)廢水的35%;根據(jù)我國1998年對(duì)全國河流進(jìn)行的評(píng)價(jià)，我國河流長(zhǎng)度有70.6%被污染，其中很大一部分是染料廢水造成的污染。一、染料廢水處理的緊迫性有機(jī)染料工業(yè)廢水的特點(diǎn)：毒性大難降解CODCr（化學(xué)耗氧量）高，一般為數(shù)千mg/L，而國家的排放最低標(biāo)準(zhǔn)僅為300mg/L（二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)）；BOD5/COD小于0.1，可生化性低。二、常用的染料廢水處理方法物理處理法沉淀，過濾，離心，吸附等（通常用于預(yù)處理）化學(xué)處理法藥品用量大，成本高；可能造成二次污染生物處理法好氧：色度及COD去除率不好，產(chǎn)生大量污泥，運(yùn)行成本高厭氧：運(yùn)行條件苛刻，BOD去除不理想二、常用的染料廢水處理方法三、染料廢水處理中的高級(jí)氧化技術(shù)-光催化氧化TiO2的光催化反應(yīng)機(jī)理

TiO2hve-+h+h++H2O?OH+H+e-+O2?O2-

H+HO2?2HO2?O2+

H2O2H2O2+

?O2-?OH+HO-+O2

三、染料廢水處理中的高級(jí)氧化技術(shù)-光催化氧化TiO2半導(dǎo)體在溶液中的基本反應(yīng)式三、染料廢水水處理中的高高級(jí)氧化技術(shù)術(shù)-光催化氧化TiO2、ZnO、CdS、ZnS、SnO2等TiO2的優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)穩(wěn)定性高高、無毒、價(jià)價(jià)廉早期研究大多多采用TiO2懸浮態(tài)體系、、紫外光照射射（TiO2禁帶寬度為3.2eV）三、染料廢水水處理中的高高級(jí)氧化技術(shù)術(shù)-光催化氧化目前的研究熱熱點(diǎn)制備負(fù)載型TiO2光催化劑對(duì)TiO2進(jìn)行改性。減減少光生電子子與光生空穴穴的復(fù)合機(jī)會(huì)會(huì)，提高量子子產(chǎn)率從而提提高催化效率率；降低禁帶帶寬度，使其其吸收光譜紅紅移，有效利利用太陽光。。尋找其它高效效光催化體系系三、染料廢水水處理中的高高級(jí)氧化技術(shù)術(shù)-光催化氧化提高催化活性性的途徑-貴金屬沉積J.Phys.Chem.B2002,106,5022-5028PhotodegradationofSulforhodamine-BDyeinPlatinizedTitaniaDispersionsunderVisibleLightIrradiationInfluenceofPlatinumasaFunctionalCo-catalystJournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry163(2004)37–44ComparisonofAgdepositionEffectsonthephotocatalyticactivityofnanoparticulateTiO2undervisibleandUVlightirradiation三、染料廢水水處理中的高高級(jí)氧化技術(shù)術(shù)-光催化氧化提高催化活性性的途徑-貴金屬沉積三、染料廢水水處理中的高高級(jí)氧化技術(shù)術(shù)-光催化氧化提高催化活性性的途徑-貴金屬沉積JournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry163(2004)37–44ComparisonofAgdepositionEffectsonthephotocatalyticactivityofnanoparticulateTiO2undervisibleandUVlightirradiation三、染料廢廢水處理中中的高級(jí)氧氧化技術(shù)-光催化氧化化提高催化活活性的途徑徑-非金屬沉積積Y.Liuetal./Chemosphere61(2005)11––18Photocatalyticdegradationofazodyesbynitrogen-doped

TiO2nanocatalysts光照1h脫色率分別別為95%、75%、40%三、染料廢廢水處理中中的高級(jí)氧氧化技術(shù)-光催化氧化化提高催化活活性的途徑徑-非金屬沉積積Y.Liuetal./Chemosphere61(2005)11––18UV–visibleabsorptionspectraofDegussaP25(a),nitrogen-dopedTiO2(b)andnitrogen-dopedTiO2After400C(c).三、染料廢廢水處理中中的高級(jí)氧氧化技術(shù)-光催化氧化化提高催化活活性的途徑徑-非金屬沉積積Y.Liuetal./Chemosphere61(2005)11––18三、染料廢廢水處理中中的高級(jí)氧氧化技術(shù)-光催化氧化化其它光催化化體系——Fenton光催化Fenton試劑的缺點(diǎn)點(diǎn)：Fe2+濃度大，因因此處理后后的水有顏顏色；要求求pH值低；由于于絮凝作用用產(chǎn)生大量量污泥。Fenton光催化：光照減少Fe2+與H2O2用量，降低低了成本；；另外H2O2分解產(chǎn)生?OH的速度大大大加快，使使催化效率率增大三、染料廢廢水處理中中的高級(jí)氧氧化技術(shù)-光催化氧化化其它光催化化體系——Fenton光催化JournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry136(2000)235–240PhotoassisteddegradationofdyesinthepresenceofFe3+andH2O2undervisibleirradiation三、染料廢廢水處理中中的高級(jí)氧氧化技術(shù)-光催化氧化化其它光催化化體系——非均相Fenton光催化催化劑負(fù)載載到分子篩篩上環(huán)境科學(xué)學(xué)學(xué)報(bào)2004，24（6）1032~1038非均相UV/Fe-Cu-Mn-Y/H2O2反應(yīng)催化降降解4BS染料廢水三、染料廢廢水處理中中的高級(jí)氧氧化技術(shù)-光催化氧化化其它光催化化體系——非均相Fenton光催化催化劑負(fù)載載到分子篩篩上環(huán)境科學(xué)學(xué)學(xué)報(bào)2004，24（6）1032~1038非均相UV/Fe-Cu-Mn-Y/H2O2反應(yīng)催化降降解4BS染料廢水三、染料廢廢水處理中中的高級(jí)氧氧化技術(shù)-光催化氧化化其它光催化化體系：雜雜多酸鹽-H2O2光催化劑ENVIRON.SCI.&TECHNOL.2005，inpressDegradationofDyePollutantsbyImmobilizedPolyoxometalateWithH2O2underVisible-LightIrradiationPOM:W的雜多酸鹽鹽光催化氧化化特點(diǎn)：反應(yīng)條件溫溫和，操作作條件容易易控制反應(yīng)過程中中產(chǎn)生的?OH氧化性強(qiáng)，，可將有機(jī)機(jī)污染物最最終氧化致致CO2和H2O，COD去除率高，，無二次污污染可以利用太太陽光三