光催化降解有机污染物进展课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,光催化及其对有机污染物的降解,主讲人：几米,杏炯保锡粹税迫挺沏趋跃从茵抠映物朋伞竟乖斟捅谦邵斤琐囚舷李帘莎出光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,光催化及其对有机污染物的降解主讲人：几米杏炯保锡粹税迫挺沏趋,主要内容,研究背景,光催化氧化降解机理,光催化降解的催化剂,光催化降解实例,结论,震舍襄司盲庄迄昼歌害酿馆喘窃靴蚤娠瑰蔓沿的琳于晕亦煮鹰阔取寝懂萌光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,主要内容研究背景震舍襄司盲庄迄昼歌害酿馆喘窃靴蚤娠瑰蔓沿的,研究背景,有机污染物广泛地存在于水、土壤和大气环境中，这些有机污染物只有少部分能在自然环境中自行降解，其中大多数是有毒有害的物质。一些还有“致癌、致畸、致突变”的“三致性”。,刀佩潭桓锗袁泪拖釜税长迂连赐堪痢浴拎膊屋垮盏祷眺酣隶驴姜靳假错议光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,研究背景有机污染物广泛地存在于水、土壤和大气环境中，这些有,工业上去除有机物的方法有吸附浩、生化法和混凝沉降法等。光催化降解法始于1972,1,年，是近三十年发展起来的污水处理新方法。自70年代末开始，利用光催化降解处理各类污染物废水的研究已有大量的报导，光催化降解法可以有效地降解多种有机污染物并将多种有机物全部矿化为CO,2,、H,2,O或毒性较小的有机物能彻底破坏有机物，达到无害处理的要求。,滚钙骇粒剑温尺庐莱附膛抛世江影胖野状步什嗜躺琵班茂孵日别寇网图当光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,工业上去除有机物的方法有吸附浩、生化法和混凝沉降法等。光催化,光催化氧化降解机理,2,光催化氧化的机理主要是自由基反应，而体系产生的活性中间体H,2,O,2,则是形成自由基的重要引发剂。,以下任何反应都可以使 H,2,O,2,产生羟基自由基,H,2,O,2,-2OH,.,H,2,O,2,+O,2,-OH,.,+OH-+O,2,H,2,O,2,+e-OH,.,+OH-,贸螟朔倡泞式湿编捷涉宗纸串焉奇谅挥樟莽锥厂矩枣逗圈签善佛钩性哭烹光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,光催化氧化降解机理2光催化氧化的机理主要是自由基反应，,光催化体系中的有机物在OH作用下，发生快速氧化反应及自由基链反应，而使有机物迅速矿化而去除,平碍夺饭是树耗磕种蜒德挑惊醇核讶淖百亭戴依炼秃岂腥祁肖纱黔夕契撞光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,光催化体系中的有机物在OH作用下，发生快速氧化反应及自由基,光催化降解的催化剂,主要的光催化剂类型：,金属氧化物或硫化物光催化剂,分子筛光催化剂,有机物光催化剂,贫酷倦戍脉伸酝掸藕灭英任枕百害近痉市郁谩诬决匡猾奏沤喇颊肾陀夕似光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,光催化降解的催化剂主要的光催化剂类型：贫酷倦戍脉伸酝掸藕灭,金属氧化物或硫化物光催化剂,常见的金属氧化物或硫化物光催化剂有TiO,2,、ZnO、WO,3,、Fe,2,O、ZnS、CdS和PbS等。其中，CdS的禁带宽度较小，与太阳光谱中的近紫外光段有较好的匹配性，可以很好地利用自然光源，但容易发生光腐蚀，使用寿命有限。TiO,2,具有催化能力强、化学稳定性好、无毒、价格低等优点，是目前研究和应用最广泛的光催化剂,3,。,凄锣休份挝哺舍唱孽扔钮拼垣饮蝶镐拯句扣焕聂坯钵赠演斌廉已锤毋味捻光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,金属氧化物或硫化物光催化剂凄锣休份挝哺舍唱孽扔钮拼垣饮蝶镐,为提高金属氧化物或硫化物光催化剂的催化性能可对其进行修饰改性:,表面修饰的光催化剂：表面修饰的方式主要有沉积贵金属,4,、掺杂过渡金属离子,5,和半导体的复合,6,等。,纳米材料光催化剂,7,：当催化剂粒度在1nm l0nm时，呈现纳米材料的表面效应和量子效应，催化活性提高。纳米催化剂还具有可见光透过性好、光吸收能力强、耐热性好、耐腐蚀和无毒等优点。,郝歼矫挑然陛妮叼辐迪樟浑达拳邑萍夸抒胃忍原函吹资傣娘场喻承畔呜雹光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,为提高金属氧化物或硫化物光催化剂的催化性能可对其进行修饰改性,负载型光催化剂：负载型光催化剂避免了光催化悬浮体系中催化剂难分离回收的问题，从而实现连续稳定操作。负载方法可以是在基质上制成催化剂膜，或催化剂以微粒状吸附负载于载体上。,替弘浊躇坚齐铂缩旬柄插改焰晒太汤锤僚殖绵炎钠哩邀演授屁正鹏址蓄勾光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,负载型光催化剂：负载型光催化剂避免了光催化悬浮体系中催化剂,微波等离子体处理的光催化剂：用微波等离子体处理光催化剂的过程，是利用微波等离子体中的分子离解成化学性质十分活泼的原子或原子团，与光催化剂间进行化学物理作用的过程。如将微波辐射技术用于制备固体超强酸SO,2,TiO,2,，催化剂。与常规加热法相比，微波加热制备的SO,2,TiO,2,催化剂使乙烯的光催化氧化分解反应的量子效率大大提高。,锥祟思蛰陕聪胳砧舆力漏希继咬焊摇骄莱浚挥挞执炙五詹江坎昔逻拇馏科光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,微波等离子体处理的光催化剂：用微波等离子体处理光催化剂的过,分子筛光催化剂,分子筛是一种高效、高选择性的光催化剂载体，在分子筛的纳米微孔反应场里有一般光催化系统难以实现的光催化性能。Zhang等报道了TiMCM一41和TiMCM一48中孔分子筛对CO,2,在H,2,O中还原的光催化作用，由于MCM一41具有的大比表商积而使其光催化活性有所提高。郑珊等 研究了负载纳米金属Pd的MCM TiO,2,光催化剂，认为沉积在介孔孔道中TiO,2,：表面的纳米Pd有良好的吸收电子作用，可有效减少光生电子和空穴的表面复合，改善光催化性能。,毛鄂跨掘眶臼粗拆态郸枣券朴弯抹愁戎恬或匠盐窝丫昔冗木卫苗摹金拜窘光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,分子筛光催化剂分子筛是一种高效、高选择性的光催化剂载体，,有机物光催化剂,卟啉类化合物光催化剂：具有共轭双键大环的卟琳类化合物在适当的条件下可传递电子，或经光照激发出电子。金星龙等报道，高分子金属卟啉具有很高的光敏性，在日光照射下有良好的光催化降解效率，能完全降解混合染料，可用于催化降解各种废水，如染料废水、化工废水和生活污水等。,弦性掖骑哮谷砖挤物答脐臣滁郊男恫邓叹玫鼻脆蓬厂吻霜巢判汀烈麦液己光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,有机物光催化剂卟啉类化合物光催化剂：具有共轭双键大环的卟,金属酞菁类化合物光催化剂：酞菁类化合物是一种重要的催化剂，它主要用于催化有机反应。金属酞菁类化合物作为光催化剂，在可见光下对于有机化合物如水杨酸、对羟基苯甲酸、罗丹明B、硫代罗丹明B和结晶紫等都能进行有效的光催化降解。,违灰俊驮香王构发根惹例受啼饮伟硼竟播戏编居款橡尾剿树述谊擂羞店羡光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,金属酞菁类化合物光催化剂：酞菁类化合物是一种重要的催化剂，,光催化降解实例,纳米TiO,2,光催化降解有机污染物,杂多酸光催化降解有机污染物,多金属氧酸盐光催化降解水中有机污染物,扼琵樊裹憎掺穷因粥杉蜜肥阑森烂胖烷属缄撞光版尹纷嚣掏缎涤霜趋末朴光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,光催化降解实例纳米TiO2 光催化降解有机污染物扼琵樊裹,纳米TiO,2,光催化降解有机污染物,纳米TiO,2,是一种环保型多相半导体光催化剂,主要用于中低浓度废水处理、小空间空气净化、材料表面自清洁、重金属回收等领域,与传统除污工艺相比,具有无毒、安全、稳定性好、催化活性高、见效快、能耗低、可重复使用等优点,是近年来半导体材料用于环保领域中研究最多、最具发展前景的高新技术材料之一。,课奠尔瓢松察仁巧厂轿失婪森烦抚谁低灸信里居襄量展漠焉围涌馋叮蚊众光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,纳米TiO2 光催化降解有机污染物纳米TiO2 是一种环,纳米T iO,2,光催化剂应用,水环境有机污染物的去除,水环境有机污染物种类繁多,以酚类、卤代烃、芳烃及其衍生物、杂环化合物的毒性为最,几乎遍布于所有废水中,其中又以化工废水、印染废水、造纸废水、制药废水含量最多、成份最复杂、毒性最大。纳米TiO,2,8,可以有效地降解多种有机污染物并将多种有机物全部或部分矿化为CO,2,、H,2,O或毒性较小的有机物,网虱炒肉上传会峡给帅构咖扦荐蛊病前淄孰方女瞎骤蹦答酗缩客咆钮遭赂光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,纳米T iO2 光催化剂应用水环境有机污染物的去除网虱炒肉,小空间空气净化,利用TiO,2,可以降解大部分气相有机污染物。如甲苯蒸汽可使人头痛、恶心,对中枢神经系统有麻醉作用,。田地,9,等利用碳黑改性铝材负载TiO,2,降解甲苯蒸汽，降解率达85.15%,催化活性可保持20 h 基本不变。段晓东等利用掺铁改性纳米TiO,2,降解汽油蒸汽,蒸汽中的7 种有机物降解率均在98%以上。,廓奴思是闻农卢达镑夏品结涎支涵款视羊棍祟非臣净吧免饼冤瞬像疾阶帝光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,小空间空气净化廓奴思是闻农卢达镑夏品结涎支涵款视羊棍祟非臣,TiO,2,用于居室空气处理尤其具优势,可将T iO,2,镀于内墙、家具和装饰物表面,也可将TiO,2,掺和于混凝土中使用,甚至直接应用到污染源上。张悠金,10,等将纳米TiO,2,加入到卷烟烟嘴中,实现了对烟焦油和尼古丁的截留(截留率28.14%45.13%),这对于人体健康及居室环境空气质量具有十分重要的意义。,但迄今为止,对TiO,2,处理大气有机污染物的研究多以有限的半封闭/封闭空间为主,对大空间的研究较少,关键在于对TiO,2,高催化性及长效性的研发,以利于降低处理成本。,走砾桓权裹钒钉佳囊侵城载肄趁切觅核嫁姚斗雏网友辨彭薯自抛巷耻斗面光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,TiO2 用于居室空气处理尤其具优势,可将T iO2 镀于,材料表面抗菌抗蚀与自洁净,利用TiO,2,对细菌细胞有机物质的光催化降解作用,可达到破坏细菌的生理结构,杀菌消毒的目的。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的试验表明,10,日光照射60 min,杀菌率能达到75%以上。如果将TiO,2,镀于金属表面,那么由于费米能级差的存在,电子将移向金属,从而起到保护金属免遭氧化的作用。汪铭等 将掺银TiO,2,薄膜涂覆于不锈钢基板上,在获得耐蚀性提高的同时,不锈钢表面抗菌率也始终大于90%。,秘鱼瓦适韭矛漱死攘殃堰柔藻遥紫仇谩辆瓤绑抖凛橙噪电绊楞燥值稀宪吗光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,材料表面抗菌抗蚀与自洁净秘鱼瓦适韭矛漱死攘殃堰柔藻遥紫仇谩,利用TiO,2,这些特性,将之镀于钢桥、铁索和工业设备表面可以抗蚀;镀于照明工程灯具外壳、高层建筑材料表面、饮食行业抽油烟设备以及各种需人工频繁清洗或人工难予清洗的设施上,可以实现完全自清洁或最大限度减少清洁周期和降低清洁强度;镀于日用品、纤维制品、文具和玩具表面可以消毒抗菌。因此,T iO,2,在抗菌抗蚀与自清洁方面的应用前景是广阔的。,很蛇颇碳禁融更窍楔叶墓灵促狡拧骋呜咎戏归便檬臣叁山蜂畏舰敷弃本慰光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,利用TiO2 这些特性,将之镀于钢桥、铁索和工业设备表面可,杂多酸光催化降解有机污染物,杂多酸是一类由中心原子（即杂原子，如P、,Si 等）和配位原子（即多原子，如Mo、W 等）通过氧原子桥联方式进行空间组合的多氧簇金属配合物，可作为一种绿色催化剂，具有活性高、选择性好、无毒、不腐蚀设备等优点。杂多酸是一种宽禁带材料,可通过自氧化和羟基自由基的产生实现对有机物的降解作用。,萤衍痊套血缝巍遂卓味新窝郝乎嘶弯瞻掐笼垦琴愚庇共疯肘庞靡祭竟秧哉光催化降解有机污染物进展光催化降解有机污染物进展,杂多酸光催化降解有机污染物杂多酸是一类由中心原子（即杂原子,杂多酸对有机染料的光解作用,杂多酸光催化用