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高级氧化技术

纳米二氧化钛光催化氧化技术

光催化氧化是指催化剂在太阳光作用下与溶液中的氧气发生一系列反应生成强氧化性的•OH将有机污染物快速氧化分解的一种方法,该技术因其仅仅只需要提供催化剂,利用太阳能免费能源,是一种非常绿色环保的技术。目前,TiO2、ZnO和WO3等成为热点研究的光催化剂。其中,TiO2光催化氧化技术研究技术方面相对成熟,应用也比较广泛。

在半导体分类中TiO2能带结构由一个空的高能导带和一个充满电子的低能价带构成,两者之间区域称为禁带,宽度为3.2 eV。采用能量大于3.2 eV的紫外光照射TiO2表面,价带中的电子会受到光照激发跃迁至导带,使导带生成电子空穴对。产生的电子空穴容易捕获电子,可夺取水或有机物的电子e-,从而生成羟基自由基•OH。利用•OH对污水中的有机物进行氧化,最终使得污染物得到去除。

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TiO2光催化氧化机理

目前,纳米TiO2光催化氧化技术分为均相催化和非均相催化两大类。均相催化是直接在废水中投加二氧化钛催化剂,由于粉末催化剂比表面积较大,对有机物具有较好的吸附作用以及对光子具有较好的吸收,受光充分,因而具有较好的光催化作用。然而,存在催化剂 TiO2粉末难以有效分离回收,在水溶液中易发生凝聚而使得催化剂效果变差等问题。非均相体系的优点是将催化剂负载在固定介质上,解决了均相体系回收难的问题,但催化效率降低。另外,光催化氧化技术普遍存在光转化效率低,导致•OH产率低而影响处理效果。

针对光催化氧化技术存在的以上缺陷,深圳清泉联合高校,提出开发新型一体化纳米TiO2光催化氧化技术,目的是为了实现该技术在难生物降解废水深度处理领域的广泛使用。


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