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纳米光催化氧化法的水处理技术进展

发布时间:2016-05-10 17:58  文章来源:www.gaojiyanghua.com  文章作者:高级氧化技术工程

  新型高效光催化氧化法的原理就是在表面催化剂存在的条件下,利用一定波长的紫外光波在常温常压下催化、通过一定量的曝气来高级氧化废水中的有机污染物,或直接氧化有机污染物,或将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物,提高废水的可生化性,较好的去除有机污染物。在降解COD的过程中,通过催化氧化法来打断有机分子中的双键发色团,如偶氮基,硝基,硫化羟基,碳亚氨基等,达到脱色的目的,同时有效地降低BOD/COD值,使之易与生化降解。这样,光催化氧化反应在高浓度,高毒性,高含盐量废水中充当常规物化预处理和生化处理之间的桥梁。
 

纳米光催化氧化设备
 

  纳米光催化氧化法的水处理技术进展:

  现代科学研究发现:当物质被”粉碎”到纳米级并制成纳米材料时将具有多种物理效应,不仅其光、电、热、磁等特性发生变化,而且具有辐射、吸收、催化、杀菌、吸附等许多新特性。在众多纳米科学技术中,纳米材料学、纳米电子学和纳米医药学是目前倍受重视的三个研究方面。有研究者指出,纳米技术对水中粒径为200nm污染物的去除能力是其他技术不可替代的,认为纳米技术可在污染修复、低成本脱盐等领域发挥作用,直接向受污染沉积物或地下水中注入纳米铁可治理污染,其有可能替代常规的铁墙技术。

  在水处理中,应用广泛的纳米催化材料应是n型半导体纳米材料。而在常规催化氧化法基础上发展起来的以纳米材料为催化剂的催化氧化水处理技术将具有更加独特的功效。

  纳米光催化氧化法的水处理技术机理:

  一般认为,光催化活性是由催化剂的吸收光能力、电荷分离和向底物转移的效率决定的。当纳米半导体粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后,电子从价带跃迁到导带而产生了电子—空穴对。电子具有还原性,空穴具有氧化性,从而促进了有机物的合成或使有机物降解。纳米半导体材料的特性和催化效果各有不同,但作为光催化剂它们的催化活性与相应的体相材料相比有显著提高,其原理在于:

  ① 通过量子尺寸限域造成吸收边的蓝移。

  ② 由散射的能级和跃迁选律造成光谱吸收和发射行为结构比。

  ③与体相材料相比,量子阱中的热载流子冷却速度下降,量子效率提高。

  ④纳米半导体粒子所具有的量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立的能级,能隙变宽,导带电位变得更负,而价带电位变得更正,这意味着纳米半导体粒子获得了更强的还原及氧化能力,从而催化活性随尺寸量子化程度的提高而提高。除此以外,还在于纳米半导体粒子的粒径和吸收特性。

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