?。?)PH值的影響:光催化氧化的較高速率,在低PH和高PH值時(shí)都可能出現(xiàn),PH值的變化對(duì)不同反應(yīng)物降解的影響也不同[5-6]。
?。?)外加氧化劑的影響:光催化反應(yīng)要有效地進(jìn)行,就需減少光激電子與空穴的簡(jiǎn)單復(fù)合,這可以通過將光生電子、光生空穴之一或兩者同時(shí)被不同的基因俘獲而實(shí)現(xiàn)。由于氧化劑是有效的導(dǎo)帶電子的俘獲劑,已發(fā)現(xiàn)光催化氧化的速率和效率在有O2、H2O2、過硫酸鹽、高碘酸鹽存在著明顯提高。但有時(shí)也發(fā)現(xiàn)添加的H2O2濃度太高或太低時(shí)無增強(qiáng)效應(yīng),在降解氯乙酸時(shí),甚至出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)。
?。?)鹽的影響:高氯酸、硝酸鹽對(duì)光氧化的速率幾乎無影響,而硫酸鹽、氯化物、磷酸鹽則因它們很快被催化劑吸附而使得氧化速率減少了20~70%。這說明無機(jī)陰離子可能與有機(jī)分子競(jìng)爭(zhēng)表面活性位置或在接近顆粒粒表面的地方產(chǎn)生高極性的環(huán)境,因而“阻塞”了有機(jī)物向活性位置的擴(kuò)散。
?。?)反應(yīng)溫度的影響:光催化反應(yīng)對(duì)溫度的變化不敏感,這是因?yàn)楣獯呋磻?yīng)的表觀活化能低
3、提高光催化氧化反應(yīng)速率的方法:
?。?)在反應(yīng)體系中加入氧化劑或Fe3+、Cu2+等金屬離子。氧化劑是導(dǎo)帶電子強(qiáng)有力的俘獲劑,由于氧化劑的加入,極大的減少了光致電子與光致空穴簡(jiǎn)單復(fù)合的幾率。常用的氧化劑有O2、H2O2、過硫酸鹽、高碘酸鹽等。
(2)在催化劑表面擔(dān)載隋性金屬。在催化劑表面擔(dān)載Pt、Au、Pd、Rh、Nb等隋性金屬,有利于光致電子向外部遷移,防止光致電子和空穴的簡(jiǎn)單復(fù)合,提高了催化劑的反應(yīng)活性。
(3)使用具有吸附功能的復(fù)合催化劑。反應(yīng)物在催化劑表面的吸附,將有助于催化劑氧化反應(yīng)的進(jìn)行將催化劑與活性炭或沸石等吸附劑一起制成復(fù)合催化劑,將提高催化劑的催化氧化性能。降解速率的提高與吸附劑的吸附能力成正比。
4、光催化反應(yīng)器的類型
?。?)懸浮型光催化反應(yīng)器:由 TiO2與有機(jī)物溶液組成懸浮液,通過環(huán)紋型、直通型或同軸石英管夾層構(gòu)成的流通池,輻射淘汰直接輻射流通池,此類光催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,水處理后期 TiO2的分離和回收過程較繁,而且由于懸濁液的溶劑及其它化學(xué)組分對(duì)光的吸收,使輻射深度受到影響[7]。
(2)固定床型光催化反應(yīng)器:目前多采用浸漬法、空氣干燥法、真空干燥法、溶膠——凝膠法將TiO2或含Ti的溶膠沉積在載體上,經(jīng)過高溫?zé)Y(jié),TiO2固定在載體上。常用的載體有砂子、玻璃板、環(huán)紋管內(nèi)壁、石英纖維等。 固定床型光催化反應(yīng)器雖然可避免TiO2的分離和回收過程,但在高溫?zé)Y(jié)過程中TiO2的多孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,而且僅有部分TiO2面積有效地與液相接觸。而懸浮型光催化反應(yīng)中顆粒則懸浮在液相中,整個(gè)顆粒與液相完全接觸[8-11]。
5、光催化氧化法的優(yōu)點(diǎn):
(1)可以使大多數(shù)污染物完全破壞而不形成中間物,如將鹵代物完全轉(zhuǎn)化成CO2和鹵代烴;
(2)可以適用于低濃度污染物的治理,利用這一特點(diǎn)可以采用光催化法制備超純水;
(3)具有較好的普適性。幾乎所有的水中污染物均可通過多相光催化過程得到降解。對(duì)于許多無法進(jìn)行生物降解的污染物也可以通過光催化過程得到轉(zhuǎn)化;
(4)使用空氣或氧氣氧化劑,具有價(jià)廉、安全的優(yōu)點(diǎn);
(5)所使用的催化劑如TiO2具有價(jià)廉、易得的優(yōu)點(diǎn),且在許多介質(zhì)中均表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。因此,光催化氧化技術(shù)是很有發(fā)展前途的水處理技術(shù)。
光催化氧化技術(shù)的應(yīng)用前景:
(1)去除飲用水中微量有機(jī)污染物,應(yīng)用于家庭、集團(tuán)或企事業(yè)單位飲用水的深度處理;
(2)處理小何種的高濃度特種有機(jī)廢水。
光催化劑氧化法的研究存在的問題很多,諸如光敏半導(dǎo)體的光催化活性較低,不能充分利用太陽能;反應(yīng)在裝置簡(jiǎn)陋,不能滿足大規(guī)模處理廢水及飲用水的需要,光催化降解機(jī)理的研究中缺乏呂間產(chǎn)物及活性物種的鑒定。而機(jī)理的研究仍停留在設(shè)想與推測(cè)階段。對(duì)有機(jī)物考察,大多限于單一組份,與實(shí)際的復(fù)雜多組份情況相距較遠(yuǎn)。以太陽光為光源泉時(shí),易受天氣陰晴變化的影響等等。
今后研究的重點(diǎn):
(1)選擇合適的載體和固定化方法或制備其它開關(guān)的光催化劑解決光催化劑的分離回收或固定化問題;
(2)尋找最佳反應(yīng)條件,設(shè)計(jì)開發(fā)高效實(shí)用的光催化氧化凈水器;
(3)解決太陽能的利用總是利用摻雜改變催化劑的晶體結(jié)構(gòu),降低其能帶寬度,使其能被長(zhǎng)波太陽光激發(fā),從而使該法耗能少,成本低;
(4)篩選或制備更為高效實(shí)用的光催化劑,防止催化劑中毒,改變催化劑的表面特性,增大其比表面,提高光催化反應(yīng)的量子效率。
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