光催化还原反应降解无机污染物的研究

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1、光催化反应降解无机污染物的研究主要内容摘要：无机污染物的处理是我国环境保护研究领域的重点课题。近些年，研究了一种先进的水净化污水处理技术：光催化技术。本文介绍了光催化的发展历程及优点，阐述了光催化技术在处理无机废水中的应用。具体介绍了光催化技术处理含有Cr(Ⅵ)，银，汞,铅等重金属离子和含有氰和NO2-离子工业废水的研究进展。简单设计了光催化过程处理Cr(Ⅵ)实验以及反应过程中的影响因素关键字：光催化反应，无机污染物，Cr，TiO2前言无机污染物引起的水污染是我国面临的主要环境问题之一。随着我国工业的

2、发展，工业废水的排放量日益增加，达不到排放标准的含有无机污染物的废水排入水体后，会污染地表水和地下水。所以，治理工业废水，保护环境，作为环保领域的重要课题已受到全球范围的重视。人们经过长期努力，已建立了许多净化处理废水的技术。传统的废水处理是将废水中所含有的各种污染物与水分离或加以分解，使其净化的过程。传统废水处理的方法主要有：沉降、絮凝、过滤、吸附、气浮、生物处理等。这些方法大都对污染物降解不彻底、容易造成二次污染、设备投资大、操作费用过高等。随着国家对环保要求的提高，现有的单一技术难以满足废水达标

3、排放的要求，因此有必要探索高效、无害化的新技术。发展历程及其优点光催化反应的发展历程：光催化降解无机污染物是一种先进的水净化和污水处理技术，光催化化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。自从1972年日本的Fujishima和Honda(Fujishima，1972)发现TiO2单晶电极光解水以来，TiO2多相光催化反

4、应方面的研究得到了深入而广泛的开展。在光催化氧化方面走在前列的主要有西班牙、美国、德国以及其它一些太阳能较为富足的欧洲国家。发展历程及其优点光催化反应的优点：与传统的废水处理方法相比，光催化技术具有很多突破性的优点：(1)降解速度快，一般只需要几十分钟到几个小时即可取得良好的处理效果；(2)降解无选择性，几乎能降解任何有机物，尤其适合于氯代有机物、多环芳烃等；(3)反应条件温和，投资少，能耗低，在紫外光照射或阳光下即可发生光催化反应；(4)应用范围广，几乎所有的污水都可以采用。光催化氧化技术，废水有机

5、污染物分解后的产物为水、二氧化碳及无害的无机盐，从根本上解决了有机污染问题。工业废水中的无机污染物近年来，随着研究人员对光催化氧化技术研究的深入，光催化反应技术取得了很大的发展，由单纯的理论研究转向理论与实际应用研究。特别是在处理难降解和生物降解能力较差差的污染物有着广泛的前景。采矿、冶炼、机械制造、建筑材料、化工等工业生产排出的污染物中大量为无机污染物，其中硫、氮、碳的氧化物和金属粉尘是主要的大气无机污染物。各种酸、碱和盐类的排放，引起水体污染，所含的重金属如铅、铬、汞、银会在沉积物或土壤中积累，通

6、过食物链危害人体与生物。其中重金属是一个严重的环境污染问题。由于重金属不可能发生结构的变化，对于水体中的重金属最环保的方法是进行回收，否则很容易造成二次污染。世界各国对无机污染物的控制越来越严格，寻求更经济、环保、高效的治理技术铬的还原铬是工业废水中常见的有害重金属,污水中的铬盐均是致癌物质,因此所有含有Cr(Ⅵ)化合物均是有毒的，它对农作物和其他生物都有很大的危害作用，给人类带来了危害，因此国内外对Cr(Ⅵ)的转化进行了大量的研究。目前，主要通过添加化学还原剂的形式进行处理，使其毒性降低，但此方法效

7、率低，容易造成二次污染。本部分主要讨论利用光催化方法将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)，从而降低污水中毒性。还原铬的实验设计实验材料及仪器K2Cr2O7，H2SO4，KOH，TiO2，ZnO，甲醛、氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化镍、氯化铜、三氯化铝、二苯碳酰二肼及其他试剂均为分析纯。紫外可见分光光度计，722光栅分光光度计，ZDZ-I型自动换档紫外辐射照度计，高压汞灯，pH-25HS酸度计，SGY-1型多功能光化学反应仪还原铬的实验设计实验内容制备Cr(Ⅵ)模拟废水：准确称取一定重量经干燥过的K2Cr2O7,

8、用一定浓度的H2SO4溶液溶解,准确稀释至所需需要浓度，摇匀。在SGY-1型多功能光化学反应仪中进行光催化还原。光催化反应所使用的灯源为高压汞灯，功率为300W，转子搅拌速度为300r/min。用H2SO4和KOH调节模拟废水的PH值。Cr(Ⅵ)浓度的分析采用二苯碳酰二肼分光光度法，Cr(Ⅵ)的去除效率η可用下面式子进行计算:η=((C0-Ct)/C0)×100%式中:C0为Cr(Ⅵ)的初始浓度,Ct为t时溶液的Cr(Ⅵ)浓度。处理铬实验的影响因素a.光