納米光催化氧化水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀
綜合現(xiàn)有文獻(xiàn)資料不難發(fā)現(xiàn),納米TiO2光催化氧化法對(duì)水中污染物的去除具有廣泛的適用性,其對(duì)水中鹵代脂肪烴、染料、硝基芳烴、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物、烴類、酚類、表面活性劑、農(nóng)藥等都能有效地進(jìn)行降解。用TiO2作光催化劑,在光照下可使60種含氯有機(jī)化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)而生成CO2、H2O及其他無毒的無機(jī)物。光催化氧化研究的對(duì)象除含小分子有機(jī)物以外,還包括大分子聚合物,如聚丙烯酰胺(PAM)。研究結(jié)果表明,PAM的降解效率與TiO2類型、用量及PAM濃度等因素有關(guān)。在水處理過程中,納米TiO2光催化氧化活性隨TiO2粒徑減小而增高。有研究證實(shí),納米TiO2光催化降解苯酚活性的陡變發(fā)生在粒徑<30 nm的范圍,當(dāng)晶粒尺寸從30nm減小到10nm時(shí)TiO2光催化降解苯酚的活性提高了近45%。
在光催化氧化反應(yīng)體系中,由于納米TiO2顆粒微小而極易流失,且懸浮態(tài)納米TiO2顆粒與廢水的分離過程既緩慢又昂貴,加之懸浮粒子對(duì)光線的吸收阻擋影響了光的輻射深度,因此近年來固定相納米催化劑及其催化氧化效能的研究成為主流,進(jìn)行TiO2納米膜或負(fù)載技術(shù)的催化氧化試驗(yàn)也比較普遍。在固定相納米TiO2光催化氧化過程中,TiO2的表面形態(tài)和表面態(tài)能級(jí)結(jié)構(gòu)是決定其光催化活性的重要因素。納米TiO2薄膜對(duì)CHCl3的光降解有很好的催化活性,且光催化分解率與TiO2薄膜的孔徑和厚度有關(guān)。對(duì)納米TiO2光催化降解苯酚的動(dòng)力學(xué)研究表明,在直接使用高壓汞燈無Pyrex玻璃濾光的條件下,TiO2光催化降解苯酚反應(yīng)的速率明顯提高,但有關(guān)的動(dòng)力學(xué)問題尚不能用現(xiàn)行理論來解釋。為了便于從機(jī)理上探討納米催化劑的催化氧化過程,有研究者對(duì)光催化體系中羥自由基的產(chǎn)生過程和測(cè)定方法進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果表明在一定試驗(yàn)條件下,水楊酸是羥自由基一個(gè)較好的探針性物質(zhì),這為探討納米催化劑的催化氧化機(jī)理研究提供了有效途徑。
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