一、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,。*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,。譬如,，張彭義等人研究了苯甲酸類物質(zhì)的光催化降解,，光化學(xué)反應(yīng)器其TiO2的固定方法如下[1]：用兩個120W高壓汞燈輻射鋁板，同時含有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形成固定膜,。第二種是填充式固定床型的固定技術(shù)[2]，光化學(xué)反應(yīng)器即將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,、回收過程[3]。光化學(xué)反應(yīng)儀的理想應(yīng)用方法
二,、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)儀一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?？紤]到采取 此項技術(shù)進(jìn)行飲用水深度凈化時，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)，一直被廣泛應(yīng)用在水處理方面,。筆者借助于活性炭這一優(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)器即將TiO2粉末連同粉末 活性炭一起被固定在反應(yīng)容器內(nèi)壁，然后對自來水進(jìn)行深度處理試驗,。作為對比,，同時對純TiO2進(jìn)行了試驗,。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試驗,。一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一側(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)行試驗,。光化學(xué)反應(yīng)器另一種直接以TiO2粉末為催化劑進(jìn)行試驗,，處理后的水用0.45μm濾膜進(jìn)行抽濾。試驗裝置如圖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)以外,，還提供空氣,，實際光化學(xué)反應(yīng)器是利用空氣中的O2為氧化劑作為電子接受體，防止電子和空穴的復(fù)合,。
2,、催化劑膜的制備
光化學(xué)反應(yīng)儀試驗所需物品如下：TiO2(分析純);粉末活性炭(用140目細(xì)篩進(jìn)行分選，使其與TiO2粉末粒度基本一致);市售牛皮紙;玻璃膠;膠槍;刮膠板,。首先在牛皮紙的一側(cè)均勻涂上一薄層玻璃膠(目的是防水),，室溫下放置一夜，光化學(xué)反應(yīng)器待其干燥后在 另一側(cè)亦涂一薄層玻璃膠,，同時在其未干之前將一定量TiO2粉末或摻有粉末活性炭的復(fù)光化學(xué)反應(yīng)器合催化劑盡可能多地均勻灑在其上,，按壓使其粘牢，在室溫下放置一晝夜,，待其干燥后稱量剩余的粉末,，從而計算出1cm2牛皮紙所具有的催化劑用量。
3,、試驗結(jié)果及分析
光化學(xué)反應(yīng)儀為便于比較,，制備了三種催化劑膜，一種是復(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,，試驗時TiO2用量相當(dāng)于0.6g/L;光化學(xué)反應(yīng)器另一種是純催化劑膜，試驗時TiO2用量相當(dāng)于1.2g/L;第三種是純炭粉膜,。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膜高于單純紫外照射,，然而120min時TiO2膜去除效果不及單純紫外照射,。為分析原因,，又做了兩組試驗，*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,。試驗結(jié)果所示,，光化學(xué)反應(yīng)器當(dāng)TiO2投量為2g/L時去除效果。第二組試驗為TiO2/C膜與1.2g/LTiO2懸浮液及2g/LTiO2懸浮液作對比.
光化學(xué)反應(yīng)儀的理想應(yīng)用方法
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