水处理高级氧化.ppt

Seminar II 废水处理中的高级氧化技术及应用 博 士 生 付冬梅 导 师 梁鑫淼 专 业 分析化学 主要内容 废水处理的紧迫性 目前废水处理的技术及其优缺点 废水处理中的高级氧化技术——光催化氧化法 展望 废水处理的紧迫性 工业的发展造成了越来越严重的环境污染，水体中大量污染物严重威胁着人类自身的健康。 1994年以来，美国在饮用水中发现了100多种合成有机物，如多氯联苯、多环芳烃等，具有“三致”作用。 根据我国1998年对全国109700公里河流进行的评价，我国河流长度有70.6%被污染，其中有机污染是一个不可忽视的因素。 废水处理的紧迫性 难降解有机废水如医药、化工、染料工业废水 的特点： CODCr（化学耗氧量）高，一般为数万mg/L，而国家的排放最低标准仅为300 mg/L（二级排放标准）； BOD5/COD 小于0.1，可生化性低。 常用的废水处理方法 物理处理法 沉淀，气浮，过滤，离心 化学处理法 中和，混凝，氧化还原，离子交换 生物处理法 好氧，厌氧 废水处理中的高级氧化技术 高级氧化技术（Advanced Oxidation Technology，简称AOT)是指在水处理过程中可产生羟基自由基，使水体中的大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO2 和H20，接近完全矿化。 废水处理中的高级氧化技术 化学氧化——O3，H2O2，ClO2 Fenton氧化 电化学氧化 湿式空气氧化 超临界水氧化 光催化氧化 几种方法的联用 TiO2 hv e -+h+ h++H2O ?OH +H+ e -+O2 ?O2- H+ HO2 ? 2HO2 ? O2+ H2O2 H2O2 + ?O2- ?OH + HO- + O2 提高活性的途径-贵金属沉积 K. Chiang et al. / Applied Catalysis A: General 261 (2004) 225–237 提高活性的途径-过渡金属离子的掺杂 G.-g. Liu et al. / Chemosphere 55 (2004) 1287–1291 提高活性的途径-复合半导体 W. Chengyu et al. / Separation and Purification Technology 32 (2003) 357/362 提高活性的途径-光敏化 W. Zhao, J. AM. CHEM. SOC. 2004, 126, 4782-4783 提高降解效率的途径——超声光催化 M. Mrowetz et al. / Ultrasonics Sonochemistry 10 (2003) 247–254 提高降解效率的途径——Fenton光催化 光催化氧化的应用——无机污染物废水 Cr2O7 2- +16H++12e- =Cr2O3+8H2O Hg2++2e-=Hg Pb2++2H2O+2h+=PbO2+4H+ Mn2++2H2O+2h+=MnO2+4H+ 2Co2++3H2O+2h+=Co2O3+6H+ 展望 用于饮用水的深度处理，去除水中微量的有机物 用于工业废水的处理，去除其中的有机污染物 制备高效催化剂，提高对太阳光的利用率； 寻找合适的载体和固定化方法，大型光催化氧化反应器的设计 反应机理研究中尚缺乏中间产物及活性物种的鉴定，机理研究仍处于设想与推测阶段 * DICP * 高级氧化技术-光催化氧化法 光催化氧化法是一种新型的水污染治理技术，利用紫外光照射半导体催化剂（如：TiO2），在水中产生羟基自由基，氧化水中的污染物。 TiO2的光催化反应机理 高级氧化技术-光催化氧化法 TiO2半导体在溶液中的基本反应式 光催化氧化特点： 设备结构简单，反应条件温和，操作条件容易控制 氧化还原性强，COD去除率高，无二次污染 可利用太阳光 TiO2化学稳定性高、无毒、价廉 高级氧化技术-光催化氧化法 S. Malato et al. / Catalysis Today 76 (2002) 209–220 光催化氧化的应用——有机污染物废水 HCl, H2O ? ? ? ? HCl, H2O 紫外灯 ? ? ? ? 紫外灯 TiO2 ? ? ? Fe2O3 TiO2 ZnO CdS Pt/TiO2 卤代烷烃 卤代烯烃 卤代脂肪酸 ? ? 卤代芳香化合物 CDD，DC