光催化技术在污水处理方面的应用.doc

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光催化技术在污水处理方面的应用
罗鸣
山东大学化学与化工学院
摘要：近年来，随着我国经济上的飞速开展，环境的污染也非常严重。国家相继推出政策不允许继续以牺牲环境为代价来谋取经济常用的催化剂。但是，不同厂家的锐钛型TiO2都有所不同。催化剂粒子越小，溶液中分散的单位质量粒子数目就多，光吸附效率就高；光吸收不易饱和，体系的比外表大，反响面积就大，也有助于有机物的预吸附，反响速率和效率就大；粒径越小，电子与空穴的简单复合几率就小，光催化活性也就好[7]。其他如孔隙率、平均孔径、外表电荷、退火预处理、纯度等都是影响光催化活性的因素，试验条件(如波长、降解物等)不同，催化剂的最正确投量也就不同。在半导体外表附载体可提高TiO2活性。

Bahanemann等[8]的研究说明，光强对
催化氧化降解速率的影响程度与光强的大小有关。在低光强下，降解速率与光强呈线性关系；中等强度的光强下，降解速率与光强的平方根存在线性关系；当光强大于6×105Einstein时，增大光强几乎不影响降解速率。反响物浓度对降解速率的影响类似于光强的影响。当反响物浓度很低时，降解速率与浓度成正比。当反响物浓度增加到某一程度时，随着反响物浓度的增加，反响速率的增加与反响物浓度不存在正比关系；浓度到达某一高度时，反响速率将不冉随浓度的变化而变化。
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反响温度
光催化反响的活化能较低，对温度的变化不敏感。同时由于不同反响物之间的降解过程不同，有些物质(如，酚)开始的反响速率随温度的升高略有增高，而另一些物质(如，三氯甲烷)的反响速率随反响温度的增加反而减少[9]。故温度对光催化反响的影响不大。
溶液pH值
同济大学李田等发现，中性条件下三氯甲烷和六氯苯有较高的初始反响速率和降解速率，据此，可不调节pH值直接处理受污染水体。Bahnemann等的研究说明，光催化反响与溶液pH值有一定的依数关系，随着溶液pH值的增大，光催化氧化的速率有一定程度的增加，增加的程度与光强有关。当光强较大时，随pH值的增加，反响速率略有增加；光强较小时(<10-8Einstein)，反响速率随pH值的增大急骤增大。因此，在考虑pH值时应同时考虑光强大小的影响。
5 提高催化活性的途径
担载金属
常见的担载金属有Pt、Pd、W、Ag、Au 等，其中Pt、W最常用。Herrman . 等发现，在光催化剂上，当金属担载量低时，随金属量增加，金属呈正效应，其解释是由于金属的催化性质，以及电子在金属上的富集，减少了半导体外表电子的浓度，从而减少了电子与空穴在半导体外表的复合[10]。不过，当超出担载最正确量后，担载金属越多越有害。这是因为过多的带有电子的金属微粒在半导体颗粒上存在时，使光诱导产生的电子与空穴的再复合。
耦合半导体
半导体耦合是提高光催化效率的有效手段，因为半导体耦合可提高系统的电荷别离效果，扩展对光谱吸收范围。二元复合半导体TiO2 / SnO2、WO3 / CdS、TiO2 / AI2O3、CdS / ZnO、WO3 / Fe2O3等能够有效抑制光生载流子的复合，提高半导体-电解质溶液界面的静电荷转移效率，从而提高光催化活性[11]。耦合半