光催化-膜分离耦合技术.doc

光催化-膜分离耦合技术 光催化-膜分离耦和技术产生背景 光催化氧化技术 光催化氧化技术是将具有光催化性能的材料与紫外光耦合的技术。，，，，，，TiO2具有光催化活性高、稳定性强和价格相对较低等独特的优点，光催化剂通过吸收一个足够能量（等于或高于它的价带能Eg）的光子激活光诱导反应（步骤4）。即当用波长＜385nm 的光照射半导体TiO2时，在半导体内部形成电子(ecb-)空穴(hvb+)对；电子与空穴分别能与分子氧和水发生系列反应，生成强氧化性的羟基自由基(OH?)（），OH?能将有机物氧化为H2O、CO2 等无毒小分子。简单的说，有机化合物在UV灯下的光催化氧化机理可以按下式表达： 图 1 光催化模型：A，电子受体；B，电子供体。TiO2+hv →TiO2(eCB-+hVB+) TiO2(hVB+)+H2O →TiO2+H++OH? （2） TiO2(hVB+)+OH_→TiO2+OH? TiO2(eCB-)+O2→TiO2+O2?_ O2?_+H+→OH2? OH2?+HO2?→H2O2+O2 （6） TiO2(eCB-)+ H2O2→OH?+OH_ （7） H2O2+ O2?_→OH?+OH_+O2 （8） H2O2+hv →2OH? （9） 有机物+OH?→降解产物 （10） 有机物+ TiO2(hVB+)→氧化产物 （11） 有机物+ TiO2(eCB-)→小分子产物 （12） 李娟红等对TiO2 微粒光催化杀菌机理进行了探讨，结果表明其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌在30min内的杀菌率均达到9000%以上并对乙肝病毒在20min内的杀灭率达到4343%，也有可能对呼吸道病毒如流感病毒、非典 (SARS)病毒有一定的杀灭作用。·或HO2·等活性氧类，在与细胞壁、细胞膜和细胞内的组成成分发生化学反应。 TiO2 催化剂的使用有两种形式：一是固定于载体上，二是悬浮分散于溶液之中。其中，悬浮态 TiO2 催化剂分布均匀，比表面积较涂覆式大十几倍，催化效率更高；但细小TiO2微粒(直径一般小于1μm)不易为传统的分离技术(絮凝、沉淀)分离回收，重复利用率低，排出液易产生二次污染，严重限制了其应用。 为解决此问题，国内外学者已经进行了大量的研究。如悬浮型磁载TiO2光催化剂，，TiO2的回收。TiO2结合的过程中，TiO2的光催化活性，。TiO2晶粒组成的中空型，TiO2微球来解决其回收问题。一般来说，TiO2，。，TiO2，，，。，TiO2光催化剂分离技术的研究对光催化技术的发展十分重要。20年迅速发展起来的一种新型分离、净化技术。在水处理过程中，膜分离过程中的驱动力可以是压力差、浓度差、局部压力差或电位差可以依据动力的不同将膜分离技术区别开。压力驱动膜可以分为微滤、超滤、纳滤和反渗透（RO）。由于压力的驱动，溶剂和不同的溶质分子穿过膜，而其它的分子和颗粒物由于膜结构的不同被。从MF到UF到RO，被分离的颗粒物或分子的尺寸（或分子量）逐渐变小，因此膜的孔径更小。膜对物质传输的阻力增大，需要增大压力才能达到与前面相同的通量。MF膜可以截留比01μm大的颗粒和溶质分子。在UF膜中，比01μm大比2nm小的颗粒和溶质被分离出来。在RO膜中，所采用的跨膜压差使溶剂分子由于渗透压的不同选择性透过，因此可以基本上完全将盐类，金属离子和小型有机分子完全分离开。。，，。， ，；。TiO2可在膜表面形成亲水性凝胶层，从而有效提高膜表面的亲水性，并降解部分造成膜污染的物质，延缓膜通量衰减，降低膜污染程度。总之，悬浮型光催化-膜分离耦合工艺既保持了悬浮型光催化反应器的高催化效率，又实现了TiO2光催化剂微粒的有效分离