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1、1,2,安徽大学 化学工程与工艺,3,表面活性剂光催化降解,材料搜集：09 小李 ppt制作:09 小刘演讲：09 小多,4,目前，针对表面活性剂的降解处理常用方法有吸附降解、焚烧降解、生物降解等，而最有应用前景、研究最活跃的技术是光催化降解技术。,表面活性剂,5,光催化降解,1.概述2.降解机理3.光降解催化剂4.影响光催化降解的因素5.发展前景,表面活性剂,6,概述,光催化降解技术是近30年才发展起来的降解方法。1972年藤岛等发现受光辐射的TiO2上可以持续发生水的氧化还原反应，产生HO。之后人们就开始研究光催化氧化水中的有机污染物的降解。,表面活性剂,7,该方法的优点：光催化降解在常温
2、常压下就可以进行，反应原料仅需要太阳光、氧气和水。更重要的是，光催化降解具有成本低、降解率高、二次污染少，且最终能将有机污染物彻底分解为CO2，H2O和其他无机盐等优点。,表面活性剂,8,降解机理,1.光催化降解动力学机理 Hidaka等首次利用人工光源研究了阴离子表面活性剂LAS和阳离子表面活性剂十二烷基二甲基苄基氧化铵BDDAC在Ti02做催化剂下的降解。应用LangmuirHinshelwood（朗缪尔-欣谢尔伍德）模型得出降解速率表达式为：1r=1(kKc)+1k 其中：K为与表面活性剂结构相关的常数，k为降解反应常数，只与光源、催化剂活性、反应 介质有关，而与表面活性剂结构无关。,表
3、面活性剂,9,2.光催化降解热力学机理 GimYang Pee提出光催化空化降解的热力学模型，定义在空化降解中的热量可以表示为：,其中：m为基质的质量，Cp为基质比热容，为在超声波辐射下，温度随时间的变化率，Tp为温度的比热容，A为表面活性剂湿的表面积，x为管壁的厚度，为管壁的密度,表面活性剂,10,光降解催化剂,光催化剂的作用机理是当光照射至催化剂表面时，能量大于禁带宽度的光电子被吸收，而将价带的电子激发到导带，在半导体中产生光电子和空穴。所产生的光电子和空穴分别具有强还原性和强氧化性，与表面活性剂发生强的氧化反应，从而达到降解效果。,表面活性剂,11,主要催化剂有：,1.半导体催化剂 2.
4、铁离子和负载型的铁系光催化剂 3.杂多酸光催化剂 4.金属酞菁光催化剂 5.复合型光催化剂 6.层状结构的光催化剂 7.络合物光催化剂,表面活性剂,12,1.半导体光催化剂,主要以TiO2和ZnO为主，原因是其难溶、无毒、成本低，几乎能降解所有的表面活性剂，生成或易降解的小分子，且光催化稳定性高等。,表面活性剂,13,虽然TiO等半导体光催化降解技术还不是很完善，但是由于反应条件温和，操作条件容易控制，氧化能力强，无二次污染，加之TiO2化学稳定性高、无毒等优点，因此仍是一种很有前景的表面活性剂降解技术。,表面活性剂,14,应用探究：纳米AgZnO光催化剂催化降解壬基酚聚氧乙烯醚TiO2光催化
5、剂催化降解十二烷基苯磺酸钠(DBS),表面活性剂,15,2.铁离子和负载型的铁系光催化剂,由于铁离子催化分解氧化分解水体中的表面活性剂污染物(如典型的费顿反应)具有廉价、环境优化和无二次污染等特点，一直是降解的研究热点。,表面活性剂,16,应用探究：季铵盐类阳离子表面活性剂(QAC)的降解（QAC应用广泛，在日常生活中用作杀菌剂、消毒剂，防水柔软剂、浸润剂、抗静电剂等，近年来在赤潮治理中用作除藻剂。研究表明，季铵盐类阳离子表面活性剂，如季铵盐十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进入环境后，对环境微生物有抑制作用，进入污水处理系统对处理效果产生不利的影响，排人环境水体会对水体环境中有益微生物产生抑制
6、，破坏水体的自净功能，CTAB还可抑制其它有机污染物的降解。）,表面活性剂,17,影响光催化降解的因素,目前，对光催化降解的影响因素中，除了环境因素、表面活性剂类型、浓度、氧化剂种类等，还有以下几个因素：pH值自然光源的利用催化剂的利用工艺的组合,表面活性剂,18,1.pH值,pH值对光催化的影响主要是通过影响催化剂表面特性、表面吸附和化合物存在形态来起作用。另外，pH值还可以通过改变表面活性剂的氧化还原电位，从而改变其中催化剂表面的吸附来影响反应速率。一般认为，溶液pH值处于“零电荷”时，催化活性最高。,表面活性剂,19,2.自然光源的利用,太阳光中有13的近紫外光(300nm400nm）利
7、用太阳光中波长直至388 nm的近紫外光激发，代替昂贵的和有害的人造光源，（如水银灯(185 nm)所发出的短波波长的紫外光，）具有良好的应用前景。研究十二烷苯苯磺酸钠(DBS)在自然光照下的降解，发现DBS在江水中的降解速度比在纯水中快。,表面活性剂,20,3.催化剂的改进,通过对光催化剂的表面修饰，提高激发电荷的分离，抑制载流子复合以提高量子效率，扩大其吸收光的波长范围、改变产物的选择性或产率，提高光催化剂的稳定性。另外，将光催化剂纳米化也有利于其光催化性能的提高。,表面活性剂,21,4.工艺的组合,表面活性剂的降解有其复杂性和多样性，单一处理方法往往达不到处理含有多种表面活性剂和有机污染
8、物的预期目的。近几年，将光催化降解与超声波、微波、生物降解等技术联合起来，进行工艺优化组合，特别是对于那些有毒、难生物降解的有机污染物的后续深度处理，取得较好的处理效果。,表面活性剂,22,发展前景,由于光催化降解是近30年发展起来的新研究领域，现在还基本停留在理论研究阶段，实际应用很少，而我国对这方面的研究还刚刚起步。从国外研究的趋势来看，我国今后表面活性剂生物降解性方向主要集中在以下几个方面：,表面活性剂,23,1)通过对光降解催化剂的表面修饰，载体的固化，提高光降解催化剂的催化活性和选择性。2)反应装置是使半导体催化降解由理论变为现实的必要技术手段，研究新型的反应装置，提高光的利用率，以提高降解效率。3)目前对许多表面活性剂的光催化降解机理尚不清楚，仍需进一步研究。,表面活性剂,24,参考文献：,衷平海 表面活性剂原理与应用配方 江西科技出版社赵世民 表面活性剂原理、合成、测定及应用 中国石化出版社张天胜 表面活性剂的应用技术 化学工业出版社王培义 表面活性剂合成、性能、应用 化学工业出版社杨丽娟 表面活性剂生物降解和光降解技术研究进展 精细化工胡应燕等 表面活性剂光催化降解的研究进展 日用化学品科学,表面活性剂,25,E,N,D,
