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    多相光催化氧法化技艺在造纸废水处理中的运用

    文章出处:华康中天    人气:105     发表时间:2019-06-02

       多相光催化氧化技术主要有以下优点:
      (1)其氧化作用是无可选择性的,因而可使大多数有机污染物光催化氧化降解;(2)采用的催化剂TiO2无毒价廉,其化学、光学性质都较稳定,而且可回收并易于得到。
      光催化氧化法比传统的化学氧化法更受到世人注目。特别是纳米级TiO2具有粒度细北学活性高、可见光透过性好、吸收紫外光能力强、耐热性好等特点,可用做性能优良的光催化剂。利用纳米级TiO2作为催化剂,其催化活性比普通TiO2粉末(约10μm)高很多。一般可从几个方面说明:
      1)从光催化机理上看,物质的降解速度必然与光生载流子的浓度有关,纳米级TiO2随着粒径的减小,表面原子迅速增加,光吸收效率提高,从而增加表面光生载流子的浓度;
      2)在光催化反应中,催化剂表面的基团的数目将直接影响催化效果,晶体尺寸越小,粒子中原子数目也相应减少,表面原子比例增大,表面基团数目也随之增加,从而提高反应效率;


      3)从能带理论上看,半导体价带的能级代表半导体空穴的氧化电位的极限,任何氧化电位在半导体价带位置以上的物质原则上都可以被光生空穴氧化,同理,任何还原电位在半导体导带以下的物质,原则上都可以被光电子还原,TiO2是n型半导体,当其尺寸处于纳米级时,就会产生与单晶半导体不同的性质,原因在于产生了尺寸量子效应,即半导体的载流子被限制在一个小尺寸的势阱中,从而导致导带和价带能级由连续变为分离,使能隙增大,导带能级向负移,价带能级向正移,从而使导带电位更负,价带电位更正,加强了半导体光催化剂TiO2的氧化还原能力,提高了光催化活性。从以上多方面的分析来看,选用纳米级TiO2作为光催化剂有利于提高降解效率。
      利用多相光催化氧化技术处理造纸废水,其方法简单,占地面积小,又能避免传统处理方法所带来的二次污染问题,是一种很有发展前途的水处理技术,但将这种技术投入到实际应用中还有很多工作要做。
      首先是催化剂分离问题,目前光催化氧化技术所采用的多为悬浮相体系,虽然降解效率高,但因催化剂粉末颗粒细小,回收很困难,易造成随水流失浪费。现在很多人开始探索各种制膜方法,如将催化剂牢固地负载于玻璃、硅片以及沙子等载体上,虽然光解效率有所下降,但为其实际应用提供了可能。研究如何提高膜的降解效率及其强度、耐冲击性等,从而有效地将电子一空穴对加以分离,使空穴在膜表面存留的时间得以延长,提高反应几率。其次就目前文献报道,大多的研究局限于单一成分的光催化氧化方面,对于如二恶英的降解效率、降解性以及控制步骤的确定等反应机理与工艺理论的研究欠深入,以实际废水中的二恶英为对象,研究影响因子及其量子化关系,并从动力学剖析光催化氧化的作用机理,为二恶英的光催化高级氧化技术打下理论基础。第三,目前大多数的研究都局限于室验室,如何分析各种工艺参数影响多相光催化氧化处理造纸废水工程放大影响要素,指出了在工程放大过程中应该注意和解决的问题,并完成了大型光催化氧化反应器的设计,以便投入实际应用中。

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