光催化氧化處理染料廢水進(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年對全國河流進(jìn)行的評價(jià)，我國河流長度有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、染料廢水處理中的高級氧化技術(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、無毒、價(jià)廉早期研究大多采用TiO2懸浮態(tài)體系、紫外光照射（TiO2禁帶寬度為3.2eV）三、染料廢水處理中的高級氧化技術(shù)-光催化氧化

目前的研究熱點(diǎn)制備負(fù)載型TiO2光催化劑對TiO2進(jìn)行改性。減少光生電子與光生空穴的復(fù)合機(jī)會，提高量子產(chǎn)率從而提高催化效率；降低禁帶寬度，使其吸收光譜紅移，有效利用太陽光。尋找其它高效光催化體系三、染料廢水處理中的高級氧化技術(shù)-光催化氧化

提高催化活性的途徑-貴金屬沉積J.Phys.Chem.B2002,106,5022-5028PhotodegradationofSulforhodamine-BDyeinPlatinizedTitaniaDispersionsunderVisibleLightIrradiationInfluenceofPlatinumasaFunctionalCo-catalystJournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry163(2004)37–44ComparisonofAgdepositionEffectsonthephotocatalyticactivityofnanoparticulateTiO2undervisibleandUVlightirradiation三、染料廢水處理中的高級氧化技術(shù)-光催化氧化

提高催化活性的途徑-貴金屬沉積三、染料廢水處理中的高級氧化技術(shù)-光催化氧化

提高催化活性的途徑-貴金屬沉積JournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry163(2004)37–44ComparisonofAgdepositionEffectsonthephotocatalyticactivityofnanoparticulateTiO2undervisibleandUVlightirradiation三、染料廢水處理中的高級氧化技術(shù)-光催化氧化

提高催化活性的途徑-非金屬沉積Y.Liuetal./Chemosphere61(2005)11–18Photocatalyticdegradationofazodyesbynitrogen-doped

TiO2nanocatalysts光照1h脫色率分別為95%、75%、40%三、染料廢水處理中的高級氧化技術(shù)-光催化氧化

提高催化活性的途徑-非金屬沉積

Y.Liuetal./Chemosphere61(2005)11–18

UV–visibleabsorptionspectraofDegussaP25(a),nitrogen-dopedTiO2(b)andnitrogen-dopedTiO2After400C(c).三、染料廢水處理中的高級氧化技術(shù)-光催化氧化

提高催化活性的途徑-非金屬沉積

Y.Liuetal./Chemosphere61(2005)11–18

三、染料廢水處理中的高級氧化技術(shù)-光催化氧化

其它光催化體系——Fenton光催化Fenton試劑的缺點(diǎn)：Fe2+濃度大，因此處理后的水有顏色；要求pH值低；由于絮凝作用產(chǎn)生大量污泥。Fenton光催化：光照減少Fe2+與H2O2用量，降低了成本；另外H2O2分解產(chǎn)生?OH

的速度大大加快，使催化效率增大三、沙染料做廢水保處理雪中的腎高級逢氧化扇技術(shù)仁-光估催化境氧化其它柏光催酬化體阿系——胃Fe休nt本on暈光催皆化Jo灘ur欣na肥l冬of廉P堪ho羅to憶ch軋em制is鵲tr嗽y之a(chǎn)n韻d歉Ph丹ot墻ob古io攪lo量gy油A令:仆Ch萍em由is舌tr串y范13診6怕(2偷00議0)弦2蛇35澡–2臉40Ph送ot君oa悟ss嬌is稿te虛dde銹gr脾ad難at上io概n殃of范d迎ye膜s材inth其e筋pr抬es肥en嗓ce第o啞fFe3+an火d蚊H2O2un趕de兔r她vi酒si皆bl睡e旺ir萌ra變di果at弱io疲n三、級染料賓廢水寄處理量中的息高級悲氧化呀技術(shù)約-光煎催化詳氧化其它付光催扛化體修系——非均推相F扣en叛to憂n光導(dǎo)催化催化午劑負(fù)若載到梯分子濟(jì)篩上環(huán)境塞科學(xué)昂學(xué)報(bào)紙20平04主，2匠4慎（6脹）授10釘32哈~1支03絨8非均罵相怕UV/Fe-Cu-Mn-Y/H2O2反應(yīng)精催化媽降解4B拆S慶染料追廢水三、堂染料褲廢水撥處理肥中的汽高級攔氧化松技術(shù)夏-光建催化康氧化其它爹光催秒化體標(biāo)系——非均樣相F田en準(zhǔn)to純n光訴催化催化激劑負(fù)轉(zhuǎn)載到霞分子悔篩上環(huán)境紫科學(xué)滴學(xué)報(bào)姻20叔04劫，2劇4它（6狀）洽10塌32鑰~1序03主8非均永相謀UV/Fe-Cu-Mn-Y/H2琴O2黎反洽應(yīng)催埋化降賽解4B網(wǎng)S匙染料打廢水三、尸染料伯廢水科處理舍中的肯高級祥氧化撫技術(shù)便-光寫催化斧氧化其它迅光催纖化體保系：縱雜多理酸鹽民-H2O2光催江化劑EN孟VI島RO短N(yùn).粒S都CI窯.泳&擱TE巖CH帖NO漆L.陡2觀00澤5，該in合p敏re仇ssDe挑gr秩ad航at館io鋼n箭ofDy線e蟲Po饅ll矩ut徒an專ts差b罩yIm聰mo衫bi財(cái)li查ze盆dPo產(chǎn)ly脫ox肥om曉et醉al丹at飲eWi防th齒H始2O歲2把un崖de疼rVi據(jù)si友bl行e-字Li枝gh寸t商Ir添ra冶di舞at薯io字nPO陣M:洪W的份雜多銀酸鹽光催業(yè)化氧?；攸c(diǎn)春：反應(yīng)絹條件著溫和抗，操婦作條獨(dú)件容攜易控炸制反應(yīng)存過程穗中產(chǎn)悉生的?O冊H氧化醉性強(qiáng)折，可首將有值機(jī)污斑染物奶最終蛇氧化豆致CO2和H2O，CO膨D去除增率高尺，無遇二次攻污染可以粥利用搏太陽劫光三、踢染料蘆廢水憐處理哈中的姑高級格氧化較技術(shù)康-光竹催化員氧化繼續(xù)要研