紫外光催化降解处理废水

Ⅰ 紫外光催化降解法处理废水的优点有哪些

紫外线加臭氧处理污水，按照道理来说，这个没有污染的，但是这个确实不好控制和操作回的，而且答这些只是对一些在此条件下可以分解的生物有效。二氧化钛在污水领域的应用前景还是可以的，我们实验室有一个同学做这个。也是利用的TiO2光催化的原理。

Ⅱ 鏍稿簾姘寸殑澶勭悊鏂规硶

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Ⅲ 纳米半导体催化处理废水的机理怎么解释

光催化是纳米半导体独特性能之一。 就目前普遍采用的锐钛型纳米 TiO 2 光催化剂来说 , 其粒子的能带结构是由填满电子的低能价带和空的高能导带构成 , 且价带亮差和导带之激扒间存在禁带。 应当以光子能量等于或大于TiO2 禁带宽度能量 (3.2eV) 的光 , 尤其是在紫外光线的照射下, 处于价带上的电子就会激发跃迁到导带上, 从而分别在价带和导带上产生高活性的光生空穴 (h + ) 和光生电子 (e - ), 光生空穴具有氧化性, 而光生电子则具有还原性。 此时的 h + 和 e - 存在两种可能, 一是二者复合, 将吸收的光能以热的形式释放, 使光催化效率降低; 二是在外电场作用下,h + 和 e - 发生分离, 并迁移到粒子表面的不同位置, 将吸收的光能转换成化学能。实验表明, 吸附在 TiO2 表面的 O2 可吸收 e - 反应生成过氧化物离子自由基。 在 pH< 4 条件下 ,H+ 与过氧化物离子自由基可在形成 H2O2 的基础上进一步转化为 OH。OH 作为强氧化剂, 可进一步与大多数有机污染物、细菌、 病毒及部分无机污染物作用, 最终使其氧化分解为 CO2 和 H2O 及无机物等无害物质。 对于半导体的光催化活性, 则主要取决于导带与敬铅皮价带的氧化还原电位, 价带的氧化还原电位越正, 导带的氧化还原电位越负, 则光生空穴和光生电子的氧化及还原能力就越强, 从而使光催化降解污染物的效率大大提高。此外, 许多有机物的电位比半导体的价带电位更负些, 因此, 有机物直接被 h + 氧化也是可行的。 而表面具有很强还原能力的高活性 e - , 则可还原去除水中的金属离子, 从而实现了光能与化学能的转换。

Ⅳ 光催化氧化法适合哪类废水处理

在微小的区域内瞬间高温高压下产生的氧化剂(如·OH)去除难降解有机物、贵金属等)存在的条件下，能氧化各种有毒和难降解的有机化合物，主要用于废水中高浓度的难降解有机物的处理，·OH亲电进攻吸附在阳极上的有机物而发生氧化反应去除污染物、02和空气作为氧化剂、N2和H20等无害物质的方法，这成为了光化学氧化需要克服的问题；间接反应是指臭氧分解产生·OH;UV)，这种方式不具有选择性， 因此，可以把除Fenton法外：一是利用频率在15kHz～1MHz的声波。 类Fenton法类 Fenton法就是利用Fenton法的基本原理、氧化能力强光化学氧化法近年来迅速发展，使其在紫外光的照射下产 生·OH，致使有机物降解不够彻底，这种方式具有较强的选择性，即利用Fe和H202之间的链反应催化生成·OH自由基，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的氧化进程，从广义上讲、高压(0。可见臭氧氧化法用于垃圾渗滤液的处理仍存在很大的局限性。Fenton法处理垃圾渗滤液的影响因素主要为pH。光化学氧化法包括光激发氧化法(如03/。 光化学氧化法由于反应条件温和。 臭氧氧化法虽然具有较强的脱色和去除有机污染物的能力，一般是进攻具有双键的有机物。电化学氧化对垃圾渗滤液中的COD和NH3一N 都有很好的去除效果，通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有效、03和光电效应等引入反应体系，光化学法处理有机物时会产生多种芳香族有机中间体。 电化学氧化法电化学氧化法是指通过电极反应氧化去除污水中污染物的过程。另外一种是超声波吹脱。直接氧化主要依靠水分子在阳极表面上放电产生的·OH的氧化作用，以达到去除污染物的目的。超声波法用于垃圾渗滤液的处理主要有两个方面； 光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂.5～10MPa)和催化剂(氧化物。特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水如垃圾渗滤液的氧化处理，缺点是能耗较大;UV)和光催化氧化法(如Ti02/，在光辐射作用下产生·OH，在低剂量和短时间内不能完全矿化污染物，将UV、H202。 催化湿式氧化法催化湿式氧化法(CWAO)是指在高温(123℃～320℃)，类Fenton法的发展潜力更大，通过·OH与有机物进行氧化反应，而·OH自由基具有强氧化性。 光激发氧化法主要以03，将污水中的有机污染物和NH3-N氧化分解成C02。 Fenton氧化法 Fenton法是一种深度氧化技术，该法也可分为直接氧化和间接氧化，但该方法的运行费用较高。 臭氧氧化法臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现。的氧化作用去除污染物。其中直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应，通过H202产生羟基自由基处理有机物的其他所有技术都称为类Fenton法，两者都是通过·OH的强氧化作用对有机污染物进行处理；间接氧化是指通过溶液中C12/。作为对Fenton氧化法的改进。 声化学氧化声化学氧化中主要是超声波的利用;C10高级氧化法一般应用在处理废水，但由于反应条件的限制，对有机物的氧化具有选择性、H202的投加量和铁盐的投加量

Ⅳ 紫外光催化在污水领域的应用前景以及一些利弊希望内行者回答发表个人观点，那些到处粘贴者莫来回答

光化学氧化法是在化学氧化和光辐射的共同作用下，使氧化反应在速率和氧化能力上比单独的化学氧化、辐射有明显提高的一种水处理技术。光氧化法均以紫外光为辐射源，同时水中需预先投入一定量氧化剂如过氧化氢，臭氧或一些催化剂，如染料、腐殖质等。它对难降解而具有毒性的小分子有机物去除效果极佳，光氧化反应使水中产生许多活性极高的自由基，这些自由基很容易破坏有机物结构。属于光化学氧化法的如光敏化氧化，光激发氧化，光催化氧化等[6]。

光激发氧化法是以臭氧、过氧化氢、氧和空气等作为氧化剂，将氧化剂的氧化作用和光化学辐射相结合，可产生氧化能力很强的自由基。紫外—臭氧联用技术可以氧化臭氧所不能氧化的微污染水中的有机物，如三氯甲烷、六氯苯、四氯化碳、苯，使之变成CO2和H2O，降低水中的致突变物活性，其氧化效果比单独使用UV和O3要好。但是，紫外—臭氧工艺对有机物或THMs的去除能力还有待进一步探讨，而且该工艺费用较高，还不容易推广应用。

光催化氧化法是在水中加入一定数量的半导体催化剂，它在紫外线辐射下也能产生强氧化能力的自由基，能氧化水中的有机物，常用的催化剂有TiO2。该方法的强氧化性、对作用对象的无选择性与最终可使有机物完全矿化的特点，使光催化氧化在饮用水深度处理方面具有较好的应用前景。但是TiO2粉末颗粒细微，不便加以回收，同传统净水工艺相比，光催化氧化处理费用较高，设备复杂，近期内推广使用受到限制。光催化氧化投入实际应用所需要解决的主要问题是确定长期运行过程中催化剂中毒情况及寻求理想的再生方法；解决催化剂的分离回收或固定化问题；反应器的设计及提高光能利用率等。可以预见，随着研究的不断深入，光催化氧化必将越来越得到重视[7]。

光敏化降解主要的研究对象是水环境中的石油污染物直链烷烃。敏化剂能够从直链烷烃的碳原子上夺取氢原子后生成羟基，在氧的作用下使其降解为酮、烯、醛、醇等。这些化合物均比烷烃更加容易被水环境中的微生物所降解。光敏化降解常用的敏化剂是蒽醌[8]。

光化学氧化法目前尚处于研制阶段，由于运行成本较大，尚难大规模的在生产中应用，但该项技术发展很快，在生产上的应用将为期不远。

光触媒也称光催化材料，主要是由于光触媒材料经光线照射后，可能产生活性物质。现光触媒的主要成份是锐钛矿型二氧化钛，要以纳米TiO2掺杂某些金属或金属氧化物制成。纳米二氧化钛在经光照后吸收能量，其价带电子被激发到导带，形成了电子和空穴与吸附于其表面的O2和H2O作用，可以生成超氧化物阴离子自由基。纯的二氧化钛禁带较宽，价带电子不易跃迁，可将二氧化钛掺杂，并减小粉体细度至纳米级。这样可大大提高光催化率。这些自由基具有光触化分解有害气体、有机污染物和光催化抗菌的功能，可广泛应用于空气净化和污水处理等领域。
因此，光触媒可用于抗菌、防污、易洁、空气净化、水质净化等作用。添加光触媒的材料在光照条件下(尤其是紫外光)可对接触材料的细菌产生杀灭作用，当环境大气或水中的污染物，如有机化合物、臭味、氮氧化物、细菌等与光触媒发出的自由基接触时，将会被氧化分解，使将环境大气或水中的污染物降解或矿化。

Ⅵ 农药废水的农药废水处理方法

光催化法
锐钛型的TiO2 在紫外光的照射下能产生氧化性极强的羟基自由基,能够氧化降解有机物,使其转化为CO2、H2O以及无机物,降解速度快,无二次污染,为降解处理农药废水提供了新思路 。对于光催化降解有机物目前关注的问题,一方面是降解过程中的影响因素和降解过程的转化问题 ,对纳米TiO2 的固载化和反应分离一体化成为光催化领域中具有挑战性的课题之一,另一方面是提高制备催化剂催化效率的问题。
陈士夫等在玻璃纤维、玻璃珠、玻璃片上负载TiO2 薄膜光催化剂,并用于有机磷农药的降解,取得了满意的结果。梁喜珍通过研究TiO2 光催化降解有机磷农药乐果废水的影响因素,获得了适宜的工艺条件。潘健民通过对纳米TiO2 及其复合材料光催化降解有机磷农药进行的研究,分析了在不同催化剂、不同浓度AgNO3 浸渍、不同实验装置条件下的光催化降解效果,说明TiO2 表面担载微量的Ag后,不仅能提高纳米TiO2 催化活性,而且有较好的絮凝作用,使TiO2 与处理后的水易分离,后处理更方便。葛湘锋研究发现光催化降解在一定条件下符合零级动力学反应模式,而且反应速率常数和反应物起始浓度也呈线形关系,当反应物浓度增长过快达到一定值时,其反应速率常数明显下降,反应物浓度过高时,则降解反应不再符合零级反应。
目前采用的光催化体系多为高压灯、高压氙灯、黑光灯、紫外线杀菌灯等光源,能量消耗大。若能对纳米TiO2 进行有效、稳定地敏化,扩展其吸收光谱范围,能以太阳光直接作为光源, 则将大大降低成本。
超声波技术
超声波是频率大于20 kHz的声波,超声波诱导降解有机物的原理是在超声波的作用下液体产生空化作用,即在超声波负压相作用下,产生一些极端条件使有机物发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解 或自由基反应。
钟爱国等研究表明,在甲胺磷浓度为1. 0 ×10- 4 mol ·L - 1、起始pH2. 5、温度30 ℃、Fe2 + >50 mg·L - 1、充O2 至饱和的条件下,用低频超声波(80W·cm- 2 )连续辐照120 min,甲胺磷去除率达到99. 3% ,乙酰甲胺磷的去除率达到99. 9%。孙红杰等研究了各种因素超声波频率、功率、声强、变幅杆直径和溶液初始pH等对超声降解甲胺磷农药废水的影响。Kotronarou等得出对硫磷在超声条件下可以被完全降解为PO43 - 、SO42 - 、NO3- 、CO2 和H+ ,而在反应温度为20 ℃、pH为7. 4时,对硫磷无催化水解半衰期为108 d,其有毒代谢产物对氧磷水解半衰期为144 d。Cristina等对马拉磷农药在超声波辐射下, 82μmol·L - 1的马拉磷溶液30 min内pH从6下降到4, 2 h内所有的马拉磷全部降解,产物均为无机小分子。
蒋永生、傅敏等报道了用超声波降解模拟废水中低浓度乐果的试验表明,辐射时间延长,降解率增加,加入H2O2 可明显提高乐果的降解率,在溶液初始浓度较低的范围内,降解速率随浓度增大而加快,
浓度增大到一定值后,降解速率变化不明显,超声降解时溶液温度控制在15～60 ℃为宜。谢冰等对久效磷和亚磷酸三甲酯生产过程中产生的废水进行了超声气浮预处理,可降低其COD和毒性,提高其可生化性,再经以光合细菌为主的生化处理,可使其COD降至200 mg·L - 1。
王宏青等研究表明: 灭多威经超声作用35min,可被完全转换为无机物,其降解过程为假一级反应;浓度增加时,降解减慢; Fe2 +和H2O2 对降解有促进作用,且Fe2 +促进作用比H2O2 的大;采用不同气体饱和溶液时,降解率的大小顺序为Ar >O2 >Air >N2。红外光谱表明降解产物为SO42 - 、NO3- 和CO2。
目前有关超声辐射降解有机污染物的研究,大多属于实验室研究,还缺乏系统的研究,更缺少中试数据。
生物法
在国内,农药厂家大多建有生化处理装置,但目前几乎没有一家能够获得理想的处理效果。因此,对这类废水的生化处理研究是十分必要的。已有大量研究表明真菌、细菌、藻类等微生物对有农药有很好的降解作用。
程洁红从土壤中分离得到以多菌灵生产农药废水为惟一碳源生长的13株菌,经鉴定为假单胞菌属( Pseudom onas sp. ) ,研究了SBR 工艺运行的最佳条件,所筛选的菌株对多菌灵农药废水的COD去除率为52. 3%。张德咏,谭新球从生产甲胺磷农药的废水中筛选具有促生活性及可降解甲胺磷的光合细菌菌株, 培养后第7 d, 该菌株可降解甲胺磷(65. 2% , 500 mg·L - 1和49. 6% , 1 000 mg·L - 1 ) ,乐果(45. 4% , 400 mg·L - 1 ) ,毒死蜱(51. 5% , 400 mg·L - 1 ) ,该菌株也能够以三唑磷、辛硫磷作为惟一碳源生长。
生物膜法将微生物细胞固定在填料上,微生物附着于填料生长、繁殖,在其上形成膜状生物污泥。与常规的活性污泥法相比,生物膜具有生物体积浓度大、存活世代长、微生物种类繁多等优点,尤其适宜于特种菌在废水体系中的应用。王军、刘宝章利用半软性填料进行挂膜,处理菊酯类、杂环类综合农药废水。当进水CODCr为6 810、3 130、1 890mg·L - 1时,经过24 h的作用,细菌膜对CODCr的降解率分别达到24. 8%、43. 5%、53. 4%。
电解法
铁炭微电解法是絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原等多种作用综合效应的结果,能有效地去除污染物提高废水的可生化性。新产生的铁表面及反应中产生的大量初生态的Fe2 +和原子H具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环;微电池电极周围的电场效应也能使溶液中的带电离子和胶体附集并沉积在电极上而除去;另外反应产生的Fe2 + 、Fe3 +及 其水合物具有强烈的吸附絮凝活性,能进一步提高处理效果。
雍文彬采用铁屑微电解法能有效去除农药生产废水中的COD、色度、As、氨氮、有机磷和总磷,去除率分别可达76. 2%、80%、69. 2%、55. 7%、82. 7%和62. 8%。张树艳采用铁炭微电解法对几种农药配水进行处理,试验结果表明,最佳反应条件下,废水的CODC r 去除率都可达67%以上;最佳反应条件:铁/水比为(0. 25～0. 375) ∶1,铁/炭比为( 1～3) ∶1, pH3～4,反应时间1～1. 5 h。废水经微电解处理,然后进行Fenton试剂氧化,则微电解出水中Fe2 + 可作为Fenton的铁源,且微电 解时有机污染物的初级降解也有利于后续Fenton反应的进行。吴慧芳采用微电解和Fenton试剂氧化两种物化手段对菊酯、氯苯BOD5 /CODCr = 0. 03)和对邻硝氯苯(BOD5 /CODCr = 0. 05) 3种废水按比例配制而成的综合农药废水进行预处理,结果表明:在废水pH为2～2. 5时,经微电解处理后,BOD5 /CODCr比值达0. 45以上,可生化性提高; Fenton试剂对综合农药废水CODCr去除率为60%左右,色度去除率接近100%。刘占孟以活性炭-纳米二氧化钛为电催化剂,对甲胺磷溶液的电催化氧化降解规律进行研究表明,该工艺能有效去除废水中的有机物,纳米二氧化钛催化剂的催化效果显著。电解效果随着电解时间的延长、催化剂的增加而升高,低pH有利于电催化氧化过程中H2O2 和·OH 的生成。王永广采用电解/UASB /SBR工艺处理生化性差、氯离子浓度高的氟磺胺草醚农药废水。设计电流密度取30. 0 A·m- 2 ,该工程的电费为2. 30 元·m- 3 ,药剂费为0. 30 元·m- 3 ,人工费为1. 50元·m- 3 ,运行成本为4. 10元·m- 3 , COD去除率> 97%。
氧化法
深度氧化技术(AOPs)可通过氧化剂的组合产生具有高度氧化活性的·OH,被认为是处理难降解有机污染物的最佳技术。
引入紫外线、双氧水联合作用和调控反应体系pH,可进一步提高臭氧深度氧化法的效率。陈爱因研究表明,紫外光催化臭氧化降解农药2, 4-二氯苯氧乙酸(2, 4- D)废水成效显著,臭氧/紫外(UV)深度氧化法(比较单独臭氧化、臭氧/紫外、臭氧/双氧水、臭氧/双氧水/紫外4种臭氧化过程)是最好的臭氧化处理方法。2, 4- D 200 mg·L - 1的水样,反应30min, 2, 4- D降解完全, 75 min时矿化率达75%以上。碱性反应氛围有利于臭氧化反应进行。双氧水的引入对2, 4- D降解无明显促进作用,这是因为双氧水分解消耗OH- ,没有缓冲的反应体系pH降低,限制了双氧水的分解和·OH自由基链反应。表明添加H2O2 对光解效果有一定改善作用,投加量达到75 mg·L - 1时,水样的COD去除率由零投加时的20%提高到40% ,但过量投加对处理效果没有进一步促进作用。曝气能促进光解效果,特别对UV /Fenton工艺作用更为显著,光解水样2 h后,曝气条件下的COD 去除率可从不曝气条件下的30%提高到80%。
催化湿式氧化能实现有机污染物的高效降解,同时可以大大降低反应的温度和压力,为高浓度难生物降解的有机废水的处理提供了一种高效的新型技术。催化剂是催化湿式氧化的核心,诸多学者致力于研究开发新型高效的催化剂。韩利华等以Cu和Ce为活性组分,制备了Cu /Ce复合金属氧化物,比较了均相-多相催化剂的催化性能。韩玉英在催化湿式氧化法处理吡虫啉农药废水中,分别用硝酸亚铈和硝酸铜作催化剂,反应一定时间后COD去除率分别达到80%和95. 5%。用硝酸铜作催化剂处理吡虫啉农药废水具有较高的活性,但Cu2 + 有较高的溶出量。张翼、马军在废水中加入2种自制的催化剂,结果表明,只用臭氧处理的情况下7 d后有机磷的去除率为78. 03%; 在催化剂A 存在下, 去除率可达93. 85%;在催化剂B存在下,去除率可达为88. 35%。在室温和中性介质中均属于一级反应。ClO2 是一种强氧化剂,碱性条件下氰根(CN- )先被氧化为氯酸盐,氯酸盐进一步被氧化为碳酸盐和氮气,从而彻底消除氰化物毒性。陈莉荣将含氰农药废水空气吹脱除氨后,采用ClO2 作为氰化物的氧化剂,氰化物浓度为60～80 mg·L - 1 , pH为11. 5左右时,按ClO2 ∶CN- ≥3. 5 (质量比)投药,氰化物的去除率达97%以上,氧化后废水经生物处理系统进一步处理后各项指标都能达排放标准要求。

Ⅶ 光催化如何处理污水的

一种用钙的化合物作为铁化合物或铝化合物光催化剂的添加剂的改进的光催化处理废水的方法。特别是用于废水中有害物质酚的处理。将一定量的光催化剂（如氧化铁或氧化铝）和含钙化合物添加剂悬浮于废水中，调节废水的pH值至碱性。鼓入空气，用汞灯光照，它可以在1小时内，使某炼油厂炼油废碱水中40ppm一种改进的光催化处理废水中有害物质的方法，所说的光催化是使用紫外光，可见光或太阳光照射悬浮在废水中的光催化剂，同时鼓入空气或／和旋转溶液，调节废水的PH至碱性，所说的有害物质包括有机物，无机物和微生物，例如酚类，各种卤代有机物，芳香族化合物，含氮，氧有机物，氰化物，含氮、氧无机物，重金属离子，大肠杆菌等某些细菌，特别是对废水中酚的化合物，所说的光催化剂是含铁化合物或含铝化合物，例如Fe↓〔2〕O↓〔3〕、Fe↓〔3〕O↓〔4〕、FeS，以及磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、Al↓〔2〕O↓〔3〕、分子筛、高岭土等，本发明的特征是，在使用铁化合物或铝化合物作为光催化剂进行光催化处理废水中有害物质，特别是酚时，还要有一种添加剂参加，所说的添加剂是一种钙的化合物，特别是氧化钙和氢氧化钙，添加剂的量不低于废水中COD的量，同时与光催化剂的重量比为0．1：1～4：1。的含酚量降至0。

Ⅷ 如何降解实验室废水中的重金属离子

降解实验室废水中的重金属离子通常需要采用适当的水处理方法。以下是几种常见的降解重金属离子的方法：

• 化学沉淀：使用适当的化学试剂，如氢化钙（Ca(OH)2）、氢化钠（NaOH）、氢化钾（KOH）等，在适当的pH条件下，与重金属离子反应生成难溶的金属沉淀。这些沉淀可以通过沉淀、过滤等步骤从废水中分离出来。

• 离子交换：使用离子交换树脂来吸附和去除废水中的重金属离子。离子交换树脂可以选择具有亲合性的功能基团，以选择性地吸附金属离子。一旦树脂饱和，可以通过再生或更换树脂来回收金属离子。

• 膜分离：利用逆渗透膜、超滤膜或纳滤膜等膜分离技术，通过压力差或电场驱动，将废水中的重金属离子从水中分离出来。这种方法适用于离子尺寸较大的重金属离子的去除。

• 生物吸附和生物还原：利用生物材料，如生物质、菌类、海藻等，通过吸附、螯合或还原作用，将废水中的重金属离子转化为较为稳定的形态，从而减少其滚谨仔毒性和溶解度。这种方法通常需要适当的生物处理系统和操作条件。

• 光催化降解：利用光催化剂（如二氧化钛）和光源，通过光照激发的化学反应，将废水中的重金属离子转化为较为无害的物质。光催化反应可以利用紫外光或可见光辐射。大汪

在选择适当的降解方法时，需要考虑废水中的重金属离子类型、浓度和其他废水特性，以及处理设备和操作的可行性和成本效益。建议咨询专业的水处理专家或当地的环保机构，以获取具体情况晌咐下的最佳处理方案和指导。

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