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WATERTREATMENTBYHETEROGENEOUSPHOTOCATALYSISANOVERVIEWPresentedat4thSWCCAcquiredExperienceSymposiumheldinJeddah,2005摘要•多相光催化的机理•多相光催化在水的净化和处理方面的应用1.前言与传统水处理的方法相比多相光催化氧化技术具有以下优点：1.处理彻底，没有沉淀产生，没有有毒副产物生成2.反应过程中催化剂本身不发生变化，没有外加化学物质的消耗；3.可以处理浓度低于百万分之一的污染物。2.机理被激发的TiO2既可以作为光子的捕获者又可以作为光子的提供者。价带的空穴具有强氧化性会与水分子或OH-反应生成OH.导带的电子具有强还原性会与O2反应生成超氧自由基涟漪•涟漪•涟漪•涟漪•涟漪•涟漪3.氧化物产生机理Pirkanniemi认为多相光催化反应具有五个步骤：1.反应物扩散到催化剂表面2.反应物吸附到催化剂表面3.催化剂表面的反应4.产物在催化剂表面解吸附5.产物从催化剂表面解散OH自由基以两种路径产生氧气具有重要的作用：氧气可以捕获电子产生超氧自由基超氧自由基可以与氢离子反应产生HO2自由基过氧化氢的分裂可以产生羟基自由基4.催化剂材料理想的催化剂应该具备以下特点：1.具有光活性2.具有生物和化学惰性3.适用于可见光或近紫外光区4.便宜易得5.无毒TiO2具有好的卓越的颜料性能，高的紫外吸收率和很好的稳定性。经常以悬浮液或者薄膜的形式用于水处理中。P25是常用的TiO2催化剂，由25%的金红石型和75%的锐钛矿型组成。发展方向：寻找可以再太阳光下使用的催化剂，减少降解反应的时间，增大催化剂表面积，增加活性中心，增加吸收的光子能量，降低能带间隙的能量。5.光化学反应器浸没井式反应器和平直壁式反应器催化剂可以以悬浮液或者薄膜的形式存在但做成悬浮液状的更可取。悬浮液形式的催化剂由于具有更大的表面积可以与底物充分接触所以比薄膜型的催化剂效率更高。6.光催化应用6.1去除痕量金属可以去除的金属：Hg、Cr、Pb、Cd、Pb、As、Ni、Cu光催化剂的降解能力现在已经用于回收废水中的重金属例如金银和铂。6.2降解有机物可以降解的种类有：醇、羧酸、酚类衍生物、卤化芳烃。可以处理被油污染的水。可以处理含有除草剂和杀虫剂的污水，例如2,4,5-三氯苯氧基乙酸，2,4,5-三氯苯酚等。6.4消毒灭菌6.5天然有机物的降解降解水中腐殖质HS腐殖质特点：无所不在，被定义为在自然条件下发生的有生物造成的混合污染物，一般呈黄褐色，含有的污染物具有很高的分子质量。主要成份是溶解的有机碳浓度很高，并且分子的大小、相对分子质量、元素组成、结构、官能团的个数和类型不同。6.3去除无机化合物可以去除的无机化合物：溴酸盐、氯酸盐、叠氮化合物、卤化物离子、NO、钯和铑的化合物、硫化物、硝酸银、氯化亚汞、有机金属化合物、氰化物、硫氰酸盐、氨气、硝酸盐、亚硝酸盐。6.6海水处理HS在高含盐水中的降解率小于在纯水中的降解率。利用光催化氧化法对被原油污染的海水处理几小时后污染物可以被完全降解且处理过程中没有氯化物产生。腐殖质是木质素的来源，可以和次氯酸根离子发生反应，已确定的产物有150多种，如：三氯甲烷、氯乙酸等。对腐殖酸和腐殖质的降解作用主要是测定处理前后的TOC值和颜色，目前还没有更加详细的研究。7.结论光催化具有很高的水处理能力，可以用于有机和无机化合物的降解，去除水中的痕量金属，杀菌消毒。可以用于处理天然有机物。缺点是与传统的处理方方相比速度较慢，但是在处理过程中不会产生有毒的副产物和沉淀。对于海水的处理效果任然需要大量的实验来证实。光催化技术可以和反渗透技术作为脱盐过程的前处理过程。