杭州聚同光化學(xué)反應(yīng)儀光催化反應(yīng)釜的理想應(yīng)用方法
發(fā)布時(shí)間:2017-02-11 23:51:23
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杭州聚同光化學(xué)反應(yīng)儀光催化反應(yīng)釜的理想利用方法?光化學(xué)反應(yīng)儀是近20年才出現(xiàn)的處理技術(shù),在足夠的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)通??梢詫⒂袡C(jī)物完全礦化為CO2和H2O等簡單無機(jī)物,避免了2次污染,光化學(xué)反儀簡單高效而有發(fā)展前程。由于以2氧化鈦粉末為催化劑的光催化氧化法存在催化劑分離回收的問題,影響了該技術(shù)在實(shí)際中的利用,因此光化學(xué)反應(yīng)器固定在某些載體上以免或更容易使其分離回收的技術(shù)引發(fā)了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛興趣。1、光化學(xué)反應(yīng)儀技術(shù)的研究現(xiàn)狀目前,國內(nèi)外對光化學(xué)反應(yīng)儀的研究主要有兩種。第1種是非填充式固定床型的固定技術(shù),它以燒結(jié)或沉積方法直接將催化劑沉積在光化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)壁,進(jìn)行污水處理時(shí)以泵為動力,光化學(xué)反應(yīng)器使污水在污水槽與光催化反應(yīng)器之間循環(huán)回流,光催化反應(yīng)在反應(yīng)器里進(jìn)行。比方,張彭義等人研究了苯甲酸類物資的光催化降解,光化學(xué)反應(yīng)器其TiO2的固定方法以下[1]:用兩個120W高壓汞燈輻射鋁板,同時(shí)含有TiO2粉末的酸性懸浮液不斷循環(huán)流過被輻射的鋁板,光化學(xué)反應(yīng)器懸浮液中的TiO2在紫外光和酸性條件的作用下沉積在鋁板上而構(gòu)成固定膜。第2種是填充式固定床型的固定技術(shù)[2],光化學(xué)反應(yīng)器行將TiO2燒結(jié)在載體(如砂、硅膠顆粒、玻璃珠、玻璃 纖維等)表面,然后將上述顆粒填充到反應(yīng)器里。此類固定技術(shù)雖可增大光催化劑與液相的接觸面積(反應(yīng)速率比懸浮型光反應(yīng)器還要高),光化學(xué)反應(yīng)器但載體顆粒較小,還需進(jìn)行繁瑣的分離、回收進(jìn)程[3]。杭州聚同光化學(xué)反應(yīng)儀光催化反應(yīng)釜的理想利用方法2、光化學(xué)反應(yīng)儀固定化技術(shù)研究1、機(jī)理探討有研究表明,光化學(xué)反應(yīng)儀1種類似于非填充式固定床型的催化劑固定技術(shù),即布置于反應(yīng)器底部、載有TiO2膜的玻璃纖維經(jīng)過表面修飾(在TiO2表面擔(dān)載某些重金屬或金屬氧化物 ,光化學(xué)反應(yīng)儀如Ag、Au、Pt、Pd、Nb、RuO2和Pt-RuO2等)能提高TiO2光催化活性。斟酌到采取 此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行飲用水深度凈化時(shí),金屬含量低則不起作用,光化學(xué)反應(yīng)器含量高則使水中重金屬含量超過飲用水標(biāo)準(zhǔn),故筆者試圖從另外一角度,即提高TiO2吸附能力方面來研究催化劑的固定化問題。光化學(xué)反應(yīng)儀活性炭因其比表面積大、吸附能力強(qiáng)及疏水性能好等優(yōu)點(diǎn),1直被廣泛利用在水處理方面。筆者借助于活性炭這1優(yōu)點(diǎn)來提高固定催化劑的光催化降解性能,光化學(xué)反應(yīng)器行將TiO2粉末連同粉末 活性炭1起被固定在反應(yīng)容器內(nèi)壁,然后對自來水進(jìn)行深度處理實(shí)驗(yàn)。作為對照,同時(shí)對純TiO2進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。為便于比較,光化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行了不同工藝條件下的實(shí)驗(yàn)。1種是以牛皮紙代替反應(yīng)器內(nèi)壁,將催化劑固定在牛皮紙1側(cè),按所需催化劑用量將相應(yīng)大小的牛皮紙襯在反應(yīng)器內(nèi)壁進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。光化學(xué)反應(yīng)器另外一種直接以TiO2粉末為催化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn),處理后的水用0.45μm濾膜進(jìn)行抽濾。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,光化學(xué)反應(yīng)器由玻璃制做,尺寸為6×56cm,容積為1582cm3,實(shí)際容積(除去紫外燈)為1287cm3;石英紫外線殺菌燈的功率為20W,光化學(xué)反應(yīng)器主波長為253.7nm,在本試 驗(yàn)條件下光強(qiáng)E為3.90×103μW/cm2;氣泵的作用除進(jìn)行曝氣以促使TiO2在溶 液中呈懸浮態(tài)之外,還提供空氣,實(shí)際光化學(xué)反應(yīng)器是利用空氣中的O2為氧化劑作為電子接受體,避免電子和空穴的復(fù)合。杭州聚同光化學(xué)反應(yīng)儀光催化反應(yīng)釜的理想利用方法2、催化劑膜的制備光化學(xué)反應(yīng)儀實(shí)驗(yàn)所需物品以下:TiO2(分析純);粉末活性炭(用140目細(xì)篩進(jìn)行分選,使其與TiO2粉末粒度基本1致);市售牛皮紙;玻璃膠;膠槍;刮膠板。首先在牛皮紙的1側(cè)均勻涂上1薄層玻璃膠(目的是防水),室溫下放置1夜,光化學(xué)反應(yīng)器待其干燥后在 另外一側(cè)亦涂1薄層玻璃膠,同時(shí)在其未干之前將1定量TiO2粉末或摻有粉末活性炭的復(fù)光化學(xué)反應(yīng)器合催化劑盡量多地均勻?yàn)⒃谄渖希磯菏蛊湔忱?,在室溫下放?晝夜,待其干燥后稱量剩余的粉末,從而計(jì)算出1cm2牛皮紙所具有的催化劑用量。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析光化學(xué)反應(yīng)儀為便于比較,制備了3種催化劑膜,1種是復(fù)合催化劑膜(TiO2/C),其中TiO2與粉末活性炭的質(zhì)量比為3∶7,實(shí)驗(yàn)時(shí)TiO2用量相當(dāng)于0.6g/L;光化學(xué)反應(yīng)器另外一種是純催化劑膜,實(shí)驗(yàn)時(shí)TiO2用量相當(dāng)于1.2g/L;第3種是純炭粉膜。從UVA(紫外吸光度)去除率來看,光化學(xué)反應(yīng)器反應(yīng)的前90min,TiO2/C膜優(yōu)于TiO2膜高于單純紫外照耀,但是120min時(shí)TiO2膜去除效果不及單純紫外照耀。為分析緣由,又做了兩組實(shí)驗(yàn),第1組是光化學(xué)反應(yīng)器懸浮態(tài)光催化氧化法去除自來水中有機(jī)物的UVA去除率隨TiO2濃度的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示,光化學(xué)反應(yīng)器當(dāng)TiO2投量為2g/L時(shí)去除效果好。第2組實(shí)驗(yàn)為TiO2/C膜與1.2g/LTiO2懸浮液及2g/LTiO2懸浮液作對照.光化學(xué)反應(yīng)儀TiO2濃度僅為0.6g/L的復(fù)合催化劑膜的去除效果相當(dāng)于TiO2濃度為1.2g/L懸浮液的去除效果。因而可知,復(fù)合催化劑膜中的粉末活性炭具有良好的吸附能力,光化學(xué)反應(yīng)器TiO2與其結(jié)合后光催化劑的催化性能有所提高。在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn),摻有粉末活性炭的TiO2膜其催化劑的附著性很強(qiáng),在反應(yīng)中不會進(jìn)入溶液(其緣由與炭粉的吸附性有關(guān)),光化學(xué)反應(yīng)器利用這1特性制備附著性和催化性都很好的復(fù)合催化劑膜。但是同圖4曲線C相比,復(fù)合催化劑 膜的UVA去除率遠(yuǎn)沒有到達(dá)好TiO2投量時(shí)的去除效果(去除率仍相差近20%)??偨Y(jié)可能的緣由有3個:①光化學(xué)反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的復(fù)合催化劑膜的TiO2濃度為0.6g/L,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于好2氧化鈦投量(2g/L);②光化學(xué)反應(yīng)器在復(fù)合催化劑膜中TiO2與炭粉之間1定存在1個好比例,使2者吸附與催化性能都能發(fā)揮至極,而此次只對TiO2∶C為3∶7的復(fù)合催化劑膜進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),因此不能肯定這1比例即為好比例;③光化學(xué)反應(yīng)器在催化劑膜的制備進(jìn)程中,為除去膜表面未附著或附 著不牢的粉末,先將其在自來水龍頭下沖洗數(shù)遍,又將其在自來水中浸泡guo夜,光化學(xué)反應(yīng)器上述操作進(jìn)程無疑使摻有粉末活性炭的催化劑膜吸附了1些自來水中的有機(jī)物,在反應(yīng)進(jìn)程中除去 除水中有機(jī)物外還要降解這部份吸附的物資,光化學(xué)反應(yīng)器而這部份物資并未計(jì)算在內(nèi)。由于上述緣由復(fù)合催化劑膜并沒有到達(dá)好TiO2投量時(shí)的去除效果,光化學(xué)反應(yīng)器但同純催化劑膜相比,復(fù)合耐磨擦試驗(yàn)機(jī)催化劑膜 仍具有明顯的優(yōu)勢,若解決上述問題(如增加復(fù)合催化劑膜中催化劑的附著量,光化學(xué)反應(yīng)器選擇1個 佳的TiO2與炭粉的比例),則復(fù)合催化劑膜的去除效果是能夠到達(dá)好TiO2投量下的去 除效果的。杭州聚同光化學(xué)反應(yīng)儀光催化反應(yīng)釜的理想利用方法?為證實(shí)光化學(xué)反應(yīng)儀摻有粉末活性炭的TiO2膜的降解速率有所提高是不是是單純活性炭所為,作了對照實(shí)驗(yàn);光化學(xué)反應(yīng)器在紫外線照耀下單純活性炭膜的UVA去除率與單純紫外線照耀并沒有多大區(qū)分,可見活性炭只有與TiO2聯(lián)合才能發(fā)揮2者的吸附與催化性能。光化學(xué)反應(yīng)器與粉末活性炭聯(lián)合固定的TiO2膜其催化劑的附著性和去除效果均優(yōu)于純TiO2膜,光化學(xué)反應(yīng)器技術(shù)找到了更加理想的復(fù)合催化劑及其工程利用的方法。杭州聚同光化學(xué)反應(yīng)儀光催化反應(yīng)釜的理想利用方法參考資料:杭州聚同電子有限公司