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WATER TREATMENT BY HETEROGENEOUS PHOTOCATALYSIS AN OVERVIEW Presented at 4th SWCC Acquired Experience Symposium held in Jeddah, 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 涟漪 涟漪 涟漪 涟漪 涟漪 涟漪 * * * * 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 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。 * * *

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