光催化氧化处理染料废水进展

SeminarI

光催化氧化处理染料废水研究进展博士生导师专业年级主要内容一、染料废水处理的紧迫性二、目前染料废水处理技术及其优缺点三、染料废水处理中的高级氧化技术——光催化氧化法进展四、展望一、染料废水处理的紧迫性——环境污染及水资源短缺众所周知，我国地大物博，人口众多。我国水资源总量居世界第六位，但人均水量约为世界人均水量的1/4，是水资源严重不足的国家之一在水资源短缺的同时，水资源浪费和被污染的现象非常严重。据有关资料统计，目前我国工业用水的重复利用率不足60％，单位GDP用水量是发达国家的15～100倍一、染料废水处理的紧迫性——环境污染及水资源短缺我国也是世界上染料生产和消费的第一大国。日益增加的染料给我们带来丰富多彩的物质生活，同时也给我们的环境造成了严重污染。据统计，我国每年废水排放量约为390亿吨,其中工业废水占51%,而染料废水占工业废水的35%;根据我国1998年对全国河流进行的评价，我国河流长度有70.6%被污染，其中很大一部分是染料废水造成的污染。一、染料废水处理的紧迫性有机染料工业废水的特点：毒性大难降解CODCr（化学耗氧量）高，一般为数千mg/L，而国家的排放最低标准仅为300mg/L（二级排放标准）；BOD5/COD小于0.1，可生化性低。二、常用的染料废水处理方法物理处理法沉淀，过滤，离心，吸附等（通常用于预处理）化学处理法药品用量大，成本高；可能造成二次污染生物处理法好氧：色度及COD去除率不好，产生大量污泥，运行成本高厌氧：运行条件苛刻，BOD去除不理想二、常用的染料废水处理方法三、染料废水处理中的高级氧化技术-光催化氧化TiO2的光催化反应机理

TiO2hve-+h+h++H2O•OH+H+e-+O2•O2-

H+HO2•2HO2•O2+

H2O2H2O2+

•O2-•OH+HO-+O2

三、染料废水处理中的高级氧化技术-光催化氧化TiO2半导体在溶液中的基本反应式三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化TiO2、ZnO、CdS、ZnS、SnO2等TiO2的优点：化学稳定性高高、无毒、价价廉早期研究大多多采用TiO2悬浮态体系、、紫外光照射射（TiO2禁带宽度为3.2eV）三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化目前的研究热热点制备负载型TiO2光催化剂对TiO2进行改性。减减少光生电子子与光生空穴穴的复合机会会，提高量子子产率从而提提高催化效率率；降低禁带带宽度，使其其吸收光谱红红移，有效利利用太阳光。。寻找其它高效效光催化体系系三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化提高催化活性性的途径-贵金属沉积J.Phys.Chem.B2002,106,5022-5028PhotodegradationofSulforhodamine-BDyeinPlatinizedTitaniaDispersionsunderVisibleLightIrradiationInfluenceofPlatinumasaFunctionalCo-catalystJournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry163(2004)37–44ComparisonofAgdepositionEffectsonthephotocatalyticactivityofnanoparticulateTiO2undervisibleandUVlightirradiation三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化提高催化活性性的途径-贵金属沉积三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化提高催化活性性的途径-贵金属沉积JournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry163(2004)37–44ComparisonofAgdepositionEffectsonthephotocatalyticactivityofnanoparticulateTiO2undervisibleandUVlightirradiation三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化提高催化活性性的途径-非金属沉积Y.Liuetal./Chemosphere61(2005)11––18Photocatalyticdegradationofazodyesbynitrogen-dopedTiO2nanocatalysts光照1h脱色率分别为为95%、75%、40%三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化提高催化活性性的途径-非金属沉积Y.Liuetal./Chemosphere61(2005)11––18UV–visibleabsorptionspectraofDegussaP25(a),nitrogen-dopedTiO2(b)andnitrogen-dopedTiO2After400C(c).三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化提高催化活性性的途径-非金属沉积Y.Liuetal./Chemosphere61(2005)11––18三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化其它光催化体体系——Fenton光催化Fenton试剂的缺点：：Fe2+浓度大，因此此处理后的水水有颜色；要要求pH值低；由于絮絮凝作用产生生大量污泥。。Fenton光催化：光照减少Fe2+与H2O2用量，降低了了成本；另外外H2O2分解产生•OH的速度大大加加快，使催化化效率增大三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化其它光催化体体系——Fenton光催化JournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry136(2000)235––240PhotoassisteddegradationofdyesinthepresenceofFe3+andH2O2undervisibleirradiation三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化其它光催化体体系——非均相Fenton光催化催化剂负载到到分子筛上环境科学学报报2004，24（6）1032~1038非均相UV/Fe-Cu-Mn-Y/H2O2反应催化降解解4BS染料废水三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化其它光催化体体系——非均相Fenton光催化催化剂负载到到分子筛上环境科学学报报2004，24（6）1032~1038非均相UV/Fe-Cu-Mn-Y/H2O2反应催化降解解4BS染料废水三、染料废水水处理中的高高级氧化技术术-光催化氧化其它光催化体体系：杂多酸酸盐-H2O2光催化剂ENVIRON.SCI.&TECHNOL.2005，inpressDegradationofDyePollutantsbyImmobilizedPolyoxometalateWithH2O2underVisible-LightIrradiationPOM:W的杂多酸盐光催化氧化特点：反应条件温和和，操作条件件容易控制反应过程中产产生的•OH氧化性强，可可将有机污染染物最终氧化化致CO2和H2O，COD去除率高，无无二次污