液體流速對tio2 光觸媒分解效率之影響

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1、液體流速對TiO2光觸媒分解效率之影響南台科技大學光電工程系指導教授:鄭錫恩學生:謝政男、蔡昇峰摘要工業與民生所排放出的有機廢水、廢氣對環境造成很大的污染，使用傳統的化學處理方式往往有高成本、高耗能以及容易二次污染的缺點，使用二氧化鈦光觸媒處理則是一個已被驗證有效且具有許多優點的方法。目前TiO2光觸媒已應用在空氣淨化、抗菌、防污與水淨化等方面，然而TiO2能隙高達3.2eV，只有在紫外光照射下才具有光觸媒能力，因此UV光源的成本限制了TiO2光觸媒的發展，如何有效提高TiO2光觸媒系統對UV光能的使用效率變得相當重要。原子層沉積法(AtomicLayerDe

2、position,ALD)具有優異的階梯覆蓋能力，本研究藉由ALD將TiO2薄膜均勻的被覆在玻璃毛細管及細玻璃球上，組裝成高表面積的有機廢水廢氣處理系統，提高對UV光能的吸收使用效率。實驗結果顯示以ALD法可均勻被覆TiO2薄膜於細玻璃球上，與TiO2薄膜於玻璃毛細管，亞甲基藍的分解效率並未差別很明顯，但由於毛細管的表面積遠大於玻璃珠，進而探討其他相關的參數，最後找到流速對於亞甲基藍的分解率有一定的影響度。實驗流程圖2.水循環製備2.1串聯循環系統玻璃管光觸媒串連系統先把玻璃管內塞入6克的玻璃珠，再用鐵絲網把玻璃管兩端堵住以免玻璃珠因為水流而跟著流出玻璃管，堵

3、住兩端後再用透明塑膠管把3段裝有玻璃珠的玻璃管接起來，連接3段玻璃管後透明塑膠管在接到裝有馬達的亞甲基藍容器裡，接完後在把玻璃管固定在木板上即完成玻璃珠串連裝置。圖2.1為玻璃珠串連實驗磁石攪拌實驗系統圖2.2為玻璃珠轉速之實驗在玻璃杯內倒入300cc的亞甲基藍溶液，再放入玻璃珠與攪拌磁石與玻璃杯中，放完之後再把玻璃杯放入攪拌器上，即完成轉速實驗系統，如圖2.2所示。接下來轉速的判定方式為磁石的轉速。2.2水循環系統進行光觸媒實驗在實驗前把毛細管、玻璃珠表面雜質淨化乾淨，將裝置中的水倒掉，然後在裝置加入300㏄濃度為10-5mole的亞甲基藍溶液，之後，開啟循

4、環系統，接著把3根10W的紫外燈固定在循環系統上方，並開啟紫外燈開關讓循環系統進行光觸媒實驗。實驗參數表2.1為三段串聯系統中，內置物為毛細管與玻璃珠的實驗參數，表面積差了35cm2，還有就是流速也相差許多。表2.1毛細管參數玻璃珠參數表2.2為三段串聯系統中，內置物為毛細管與玻璃珠的實驗參數，而這次所選用的參數只有流速不一樣。去判別流速對亞甲基藍分解率的影響。表2.2毛細管參數玻璃珠參數3.結果與討論3.1毛細管、玻璃珠光觸媒串聯系統分解率在兩系統面積相差35cm2，而流速也相差10倍之下，亞甲基藍的分解率均為50%附近，表示表面積之外流速可能也是一個影響因

5、子。圖3.1為3段串連玻璃管內為毛細管圖3.2為3段串連玻璃管內為玻璃珠因為只有流速相差相差10倍下，亞甲基藍的分解率有明顯的差別，而斷言流速對於亞甲基藍分解率有一定的影響。圖3.3為3段串連玻璃管內為毛細管圖3.4為3段串連玻璃管內為玻璃珠3.2磁石轉速系統對TiO2光觸媒影響為了探討流速對於亞甲基藍分解率差別有多少，進而試驗不同磁石轉速下亞甲基藍的分解效率，在24小時之後的亞甲基藍分解效率最佳值為轉速105rpm如下圖3.5，在24小時之後的轉子轉速在165rpm與轉子轉速在250rpm下皆比轉子轉速44rpm和轉速300rpm好，而了解在某轉速下有助於亞

6、甲基藍分解。但此攪拌器為機械式調教轉速，所以磁石轉速是為人眼判斷出來的。圖3.5轉速由人眼估算的亞甲基藍分解效率圖3.3光觸媒性質之再現性分析為了確認毛細管光觸媒的再線性，又再實驗一次不同磁石轉速對於亞甲基藍分解率的實驗，而此次24小時之後的亞甲基藍分解效率最佳值為磁石轉速在於170rpm如下圖3.6，在24小時之後的轉子轉速在250rpm與轉子轉速在300rpm下皆比轉子轉速110rpm和轉子轉速50rpm好，而確定了在一定轉速下有助於亞甲基藍分解。但此次攪拌器為數位式調教轉速所以轉子轉速其值為精準的。圖3.6用數位式的攪拌器分解亞甲基藍效率圖4結論1.兩系

7、統在相同反映面積下，玻璃珠光觸媒串聯系統分解率高於毛細管光觸媒串聯系統分解率。2.亞甲基藍光觸媒分解率，在於轉子轉速系統下，於170rpm下，有一最高值。