废水处理中的高级氧化技术及应用课件

Seminar II 废水处理中的高级氧化技术及应用废水处理中的高级氧化技术及应用 Seminar II 1DICPDICP主要内容主要内容n废水处理的紧迫性n目前废水处理的技术及其优缺点n废水处理中的高级氧化技术光催化氧化法n展望主要内容废水处理的紧迫性2DICPDICP废水处理的紧迫性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。废水处理的紧迫性工业的发展造成了越来越严重的环境污染，水体中3DICPDICP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300mg/L（二级排放标准）；BOD5/COD小于0.1，可生化性低。废水处理的紧迫性废水处理的紧迫性 难降解有机废水如医药、化工、染料工业废水废水处理的紧迫性4DICPDICP常用的废水处理方法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，厌氧常用的废水处理方法物理处理法 沉淀，气浮5DICPDICP废水处理中的高级氧化技术废水处理中的高级氧化技术高级氧化技术（AdvancedOxidationTechnology，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 高级氧化技术（Advanced 6DICPDICP废水处理中的高级氧化技术及应用课件7DICPDICP废水处理中的高级氧化技术废水处理中的高级氧化技术化学氧化O3，H2O2，ClO2Fenton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废水处理中的高级氧化技术化学氧化O3，H2O2，ClO28DICPDICP高级氧化技术高级氧化技术-光催化氧化法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。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9DICPDICPTiO2的光催化反应机理TiO2的光催化反应机理10DICPDICPTiO2hve-+h+h+H2OOH+H+e-+O2O2-H+HO22HO2O2+H2O2H2O2+O2-OH+HO-+O2高级氧化技术高级氧化技术-光催化氧化法光催化氧化法TiO2半导体在溶液中的基本反应式 TiO2 hv e-+h+高级氧化11DICPDICP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、价廉高级氧化技术高级氧化技术-光催化氧化法光催化氧化法光催化氧化特点：高级氧化技术-光催化氧化法12DICPDICPK.Chiang et al./Applied Catalysis A:General 261(2004)225237提高活性的途径提高活性的途径-贵金属沉积贵金属沉积K.Chiang et al./Applied Cat13DICPDICPG.-g.Liu et al./Chemosphere 55(2004)12871291提高活性的途径提高活性的途径-过渡金属离子的掺杂过渡金属离子的掺杂G.-g.Liu et al./Chemosphere14DICPDICPW.Chengyu et al./Separation and Purification Technology 32(2003)357/362提高活性的途径提高活性的途径-复合半导体复合半导体W.Chengyu et al./Separation15DICPDICPW.Zhao,J.AM.CHEM.SOC.2004,126,4782-4783提高活性的途径提高活性的途径-光敏化光敏化W.Zhao,J.AM.CHEM.SOC.20016DICPDICP提高降解效率的途径提高降解效率的途径超声光催化超声光催化M.Mrowetz et al./Ultrasonics Sonochemistry 10(2003)247254提高降解效率的途径超声光催化M.Mrowetz et 17DICPDICP提高降解效率的途径提高降解效率的途径Fenton光催化光催化S.Malato et al./Catalysis Today 76(2002)209220提高降解效率的途径Fenton光催化S.Malato 18DICPDICP光催化氧化的应用光催化氧化的应用无机污染物废水无机污染物废水Cr2O7 2-+16H+12e-=Cr2O3+8H2OHg2+2e-=HgPb2+2H2O+2h+=PbO2+4H+Mn2+2H2O+2h+=MnO2+4H+2Co2+3H2O+2h+=Co2O3+6H+光催化氧化的应用无机污染物废水Cr2O7 2-+16H19DICPDICP光催化氧化的应用光催化氧化的应用有机污染物废水有机污染物废水有机污染物催化剂光源产物烃类脂肪烃芳香烃TiO2紫外灯CO2,H2O卤代化合物卤代烷烃卤代烯烃卤代脂肪酸卤代芳香化合物CDD，DCDDTiO2Fe2O3TiO2ZnOCdSPt/TiO2紫外灯紫外灯HCl,H2OHCl,H2O光催化氧化的应用有机污染物废水有机污染物 催化剂 光源 20DICPDICP光催化氧化的应用光催化氧化的应用有机污染物废水有机污染物废水羧酸乙酸，丙酸，丁酸，戊酸，乳酸TiO2CdSZnOFe2O3WO3Pt/TiO2紫外灯氙灯CO,H2,烷烃，醇，酮，酸表面活性剂DBSSDSBSTiO2日光灯CO2,HCl,SO32-农药废水atrazineDDT敌敌畏，敌百虫有机磷农药TiO2Pt/TiO2紫外灯光催化氧化的应用有机污染物废水羧酸 乙酸，丙酸，丁酸，戊21DICPDICP光催化氧化的应用光催化氧化的应用有机污染物废水有机污染物废水染料酸性红G直接耐酸大红4BS活性艳红X-3B酸性艳蓝G卡普隆5GS阳离子艳红5GN直接耐晒翠蓝RGL甲基蓝，罗丹明B染料中间体H酸中性黑，一品红TiO2紫外灯日光灯CO2,H2O无机离子中间产物光催化氧化的应用有机污染物废水染料 酸性红GTiO2 紫22DICPDICP展望展望v用于饮用水的深度处理，去除水中微量的有机物v用于工业废水的处理，去除其中的有机污染物展望用于饮用水的深度处理，去除水中微量的有机物23DICPDICPv制备高效催化剂，提高对太阳光的利用率；v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v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展望展望制备高效催化剂，提高对太阳光的利用率；展望24DICPDICPThank you!Thank you!25