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光化學(xué)反應(yīng)儀固定化技術(shù)研究

閱讀:1194      發(fā)布時(shí)間:2019-12-23
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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。考慮到采取 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(duì)自來水進(jìn)行深度處理試驗(yàn)。作為對(duì)比,同時(shí)對(duì)純TiO2進(jìn)行了試驗(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試驗(yàn)。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(yàn)。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(yàn),處理后的水用0.45μm濾膜進(jìn)行抽濾。試驗(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(zhǎng)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)以外,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,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(yàn)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(shí)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?yàn)⒃谄渖希磯菏蛊湔忱?,在室溫下放置一晝夜,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。

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