胶体颗粒作用下水体中有机质的光催化降解开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

胶体颗粒由于具有优良的特性使得其应用范围逐渐扩大,在其生产、加工、使用等过程中不可避免地会向环境中释放大量的胶体颗粒,在介质中经过各种反应过程最终进入水体。胶体颗粒粒径小,比表面积大,具有较强的吸附性能,它们会与水体中普遍存在的有机质相互作用,在这过程中一些与胶体颗粒结合能力较强的有机质会被吸附到胶体颗粒表面而随其一起运动,而那些与胶体颗粒结合能力较弱的有机质在水环境条件发生改变时又会从胶体颗粒表面脱附下来。部分胶体颗粒具有光催化活性,在光照过程中会产生电子-空穴对等具有强氧化性能的基团,故在光照过程中有机质会发生降解。

本研究模拟水环境条件,研究胶体颗粒存在下水体中有机质的转化,通过测定反应前后有机质的常规表征指标可获得胶体颗粒在光照下对有机质降解过程的贡献。

该研究结果可更明确地反映水体中胶体颗粒与有机质的相互作用,并可定量胶体颗粒在有机质光催化降解过程中的贡献,有助于更深入地了解胶体颗粒与有机质的作用机制。

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2. 国内外研究现状分析

光催化氧化法是目前比较先进的一种高级氧化技术。光催化反应是在光的作用下受激产生分子激发态,利用光激发 O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合后进行的化学反应。催化所用光主要为紫外光,对比电化学法的高成本和超声波化学氧化法的适用范围小等缺点,光催化法的优点是反应进行很迅速、氧化能力强、应用范围广,成本低等特点使该方法成为国内外的研究热点

光催化氧化降解有机污染物是以n型半导体为催化剂,光为激发源的催化反应。己研究过的n型半导体包括Ti02,ZnO,CdS,W03,Fe203等。

目前的半导体光催化剂主要是金属氧化物和硫化物,其中尤以TiO2最为常用,究其原因是由于TiO2物理化学性能稳定、光催化性能高、抗光腐蚀、耐酸碱、价廉、化学性质稳定等。然而,TiO2在实际应用中仍然存在着量子效率和可见光利用率低等问题,极大的限制了TiO2的发展。

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3. 研究的基本内容与计划

主要研究内容:

1.制备不同分子量的天然有机质;

2.配制不同浓度的天然有机质;

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4. 研究创新点

1)使用超滤装置,并对水体中天然有机质进行了分级,获得不同分子量的有机质进行分级研究。

2)以人工胶体颗粒(ZnO)作为光催化剂为代表,探究天然有机质光催化降解过程中胶体颗粒ZnO的贡献,得到本研究体系中最佳反应条件。

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