实验16-光催化降解甲基橙

实验16-光催化降解甲基橙

实验16 光催化降解染料甲基橙

by华南农业大学应化系陈耀东手打整理

一、目的要求

1、掌握确定反应级数的原理和方法；

2、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期；

3、了解可见光分光光度计的构造、工作原理、掌握分光光度计的使用方法。

二、实验原理

光催化始于1972年，Fujishima和Honda 发现光照的TiO2单晶电极能分解水，引起人们对光诱导氧化还原反应的兴趣，由此而推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。

1976年,Cary等报道，在近紫外光照射下，曝气悬浮液，浓度为50 μg/L 的多氯联苯经半小时的光反应，多氯联苯脱氯，这个特性引起了环境研究工作者的极大兴趣，光催化消除污染物的研究日趋活跃。在水的各类污染物中，有机物是最主要的一类。美国环保局公布的129种基本污染物中，有9大类共114种有机物。国内外大量研究表明，光催化法能有效地将烃类、卤代有机物、表面活性剂、染料、农药、酚类、芳烃类等有机污染物降解，最终无机化为CO2、H2O,而

污染物中含有的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子等则分别转化为X-,SO42-,PO43-,PO43-,NH4+,NO3-等离子。因此，光催化技术具有在常温常压下进行，彻底消除有机污染物，无二次污染等优点。

光催化技术的研究涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、化学反应动力学、催化材料、光化学和环境化学等多个学科，因此多相光催化科技是集这些学科于一体的多种学科交叉汇合而成的一门新兴的科学。

“光催化”这一术语本身就意味着光化学与催化剂二者的有机结合，因此光和催化剂是引发和促进光催化反应的必要条件。光催化以半导体如TiO2、ZnO、CdS、A-Fe2O3、WO3、SnO2、ZnS、SrTiO3、CdSe、CdTe、In2O3、FeS2、GaAs、GaP、SiC、MoS2 等作光催化剂，其中TiO2具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点，故TiO2事目前广泛研究、效果较好的光催化剂。

半导体之所以能作为催化剂，是由其自身的光电特性所决定的。半导体粒子含有能带结构，通常情况下是由一个充满电子的低能价带和一个

空的高能导带构成，它们之前由禁带分开。研究证明，当pH=1时锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV，半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度Eg 的关系为

λg（nm）=1240/Eg(eV)

当用能量等于或大于禁带宽度的光（λ<388nm的近紫外光）照射半导体光催化剂时，半导体价带上的电子吸收光能被激发到导带上，因而在导带上产生带负电的高活性光生电子（e-），在价带上产生带正电的光生空穴（h+）,形成光生电子-空穴对。空穴的能量为7.5 eV，具有强氧化性；电子则具有强还原性。

当光生电子和空穴到达表面时，可发生两类反应。第一类是简单的复合，如果光生电子与空穴没有被利用，则会重新复合，使光能以热能的形式散发掉

e-+h+ →N+energy(hv’

第二类是发生一系列光催化氧化还原反应，还原和氧化吸附在光催化剂表面上物质。

TiO2→e-+h+

OH-+h+→·OH

H2O+h+→·OH+H+

A+h+→·A

另一方面，光生电子可以和溶液中溶解的氧分子反应生成超氧自由基，它与H+离子结合形成.OOH自由基：

O2+e-+H+→·O2-+H+→·OOH

2HOO·→O2+H2O2

H2O2+·O2→OH+OH-+O2

·O2-+2H+→H2O2

此外·OH,·OOH和H2O2之间可以相互转化

H2O2+·OH→·OOH+H2O2

利用高度活性的羟基自由基.OH无选择性地将氧化包括生物难以降解的各种有机物并使之完全无机化。有机物在光催化体系中的反应属于自由基反应。

甲基橙染料是一种常见的有机污染物，无挥发性，且具有相当高的抗直接光分解和氧化的能力；其浓度可采用分光光度法测定，方法简便，常被用做光催化反应的模型反应物。四基橙的分子式如图1所示：

从结构上看，它属于偶氮染料，这类染料是染料各类中最多的一种，约占全部染料的50%左右。根据已有实验分析，甲基橙是较难降解的有机物，因而以它作为研究对象有一定的代表性。

三、仪器试剂

仪器：722型分光光度计1台；125W高压汞灯1支；反应器1个；充气泵1个；恒温水浴1套；磁力搅拌器1台；离心机1台；台秤1台；秒表1块；移液管（10mL）2支；500 mL量筒1支；吸耳球；离心管6支。

药品：甲基橙贮备液（1000mg/L）；纳米TiO2（P25）。

四、实验步骤

1、了解可见光分光光度计的原理与使用方法，参阅有关教材及文献资料。

2、调整分光光度计零点

打开722型分光光度计电源开关，预热至稳定。调节分光光度计的波长旋钮至462nm。打开

比色槽盖，即在光路断开时，调节“0”旋钮，使透光率值为0.取一只1cm比色皿，加入参比溶液蒸馏水，擦干外表面（光学玻璃面应用擦镜纸擦拭），放入比色槽中，确保放蒸馏水的比色皿在光路上，将比色槽盖合上，即光路通时，调节“100”旋钮使透光率值为100%。

3、四基橙光催化降解

进行光催化反应实验时，首先向反应器内加入10mL的1000 mg/L的甲基橙贮备液，并加480mL水稀释，配成500mL的20 mg/L的甲基橙溶液，然后加入0.2g纳米TiO2催化剂，磁力搅拌使之悬浮。避光充空气搅拌30min，使甲基橙在催化剂的表面达到吸附/脱附平衡，移取10mL溶液于离心管内。然后开通冷却水，并开启淘汰进行光催化反应25min，每隔5min移取10mL反应液，经离心分离后，取上清液进行可见分光光度法分析。采用722型可见分光光度计，通过反应液的吸光度A测定来监测甲基橙的光催化脱色和分解效果。在0—20 mg/L范围内，甲基橙溶液浓度与其462nm处的吸收什呈极显著的正相关（相关系数达0.999以上）。

五、数据处理

1、设计实验数据表，记录温度。A0,A 等数据；甲基橙降解率。

表——1

t／mi n A A。

－A

η１

／

A

ln（１

／A）

0 2.69

8 0 0 0.3

72

-0.993

5 2.52

2 0.17

6

6.5

2%

0.3

96

-0.925

10 1.65

7 1.04

1

38.

58

%

0.6

04

-0.505

15 1.10

5 1.59

3

59.

04

%

0.9

05

-0.100

20 0.74

4 1.95

4

72.

42

%

1.3

44

0.296

25 0.60

7 2.09

1

77.

50

%

1.6

47

0.499

2、采用积分法中的作图法由实验数据确定反应级数。

根据本实验的原理部分知道，该反应是个表面催化反应，而一般表面催化反应更多的是零级反应；不妨设纳米Ti02光催化降解甲基橙的反应是一级反应：即ln(1/A)= k1t+常数

显然，以浓度ln(1/Ａ)对时间t作图：

图——1

据图——1可知，在0—25min中时ln(1/A)~t关系成一直线，因此符合假设，即纳米Ti02光催化降解甲基橙的反应是一级反应。

3、如图—1,在图上取两点A(2.5，-0.92)；B（20，0.20），由A、B两点求得直线的斜率k1=0.064min-1

4、计算甲基橙光催化降解的半衰期t1/2。

甲基橙光催化降解的半衰期

t1/2=ln2/k1=10.83min

5、甲基橙降解率计算：η=（c0-c）/c0，其中c0为光照前降解液浓度，c为降解后的浓度。由于甲基橙溶液浓度和它的吸光度呈线性关系，所以降解脱色率又可以由吸光度计算，即η=（A0-A）/A0，其中A0为光照前降解液吸光度，A为降解后吸光度。

甲基橙的降解率，如表——1所示，η~t的线性关系如图——2所示。

如图——2

六、实验结果与讨论

1、由图—1可知，实验所得到的点都在直线的附近,直线基本符合实验要求,实验数据间的偏差比较小；

2、由图—2可知，降解率在5min前比较小，5到

20min这段时间，降解率变大，到了20到25min，降解率基本达到最大而趋于平缓；最大降解率在77.50%左右；

3、实验所得到的最大降解率偏低,原因可能是：实验时我们忘记同冷却水，使降解的温度比室温要高，考虑到降解率可能受到温度的影响，所以这个人为的失误，可能导致实验的误差增大；

4、该实验中采用积分法中的作图法由实验数据确定反应级数时，ln(1/A)~t的线性相关度为0.988，存在较大偏差；其中原因可能①是在实验过程中将试液离心时，未能完全沉淀下来，测量时仍然有些浑浊，因为当我们从离心机中拿出试样时，发现溶液上层有一层银白色的漂浮物(应该是TiO2)，取样时难免会抽取部分的TiO2而使实验的结果很大地偏离理论值；②因为实验时是两台离心机一起工作的，但离心时间并不一样,当我们所用的那台离心机A用完后,由于旁边的那台离心机B还在工作，使桌面(我们这台离心机A)不停地震动，本来沉淀了的试样可能由于这样而又漂浮起来；③取试样时,要把玻璃管从胶管中拿出来,也一样难免会是试样震荡；由于以上的原因,所取的上清液并不理想；

5、测吸光度时，同一个样本前后两次测的数据相差很大，原因可能是玻璃仪器光滑的一面部分已经损坏。

七、思考题

1、实验中，为什么用蒸馏水作参比溶液来调节分光光度计的透光率值为100%？一般选择参比溶液的原则是什么？

答：①用蒸馏水作参比溶液来调节分光光度计的透光率值为100%，以消除溶液中的水对光的吸收反射或散射造成的误差。②一般选择参比溶液的原则：当试样溶液、显色剂及所用的其它试剂在测定波长处均无吸收时，可选用蒸馏水作参比液；若有显色剂或其它试剂对入射光有吸收，应选用试剂空白为参比；若试样中其它组分有吸收，而显色剂无吸收且不与其它组分作用，应选用不加显色剂的试样溶液作参比液。

2、甲基橙溶液需要准确配制吗？

答：不需要；根据实验结论可知，甲基橙浓度可以通过分光光度计测量；因此整个实验中甲基橙溶液是不需要准确配制的。

3、甲基橙光催化降解速率与哪些因素有关？答：影响甲基橙光催化降解速率因素有：纳米Ti02颗粒大小、光照强度、搅拌程度、催化剂的用量、温度、溶液初始pH、溶液初始浓度等。

光催化降解甲基橙实验资料报告材料

光催化降解染料甲基橙 一、目的要求 1、掌握确定反应级数的原理和方法； 2、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期； 3、了解可见光分光光度计的构造、工作原理、掌握分光光度计的使用方法。 二、实验原理 光催化始于1972年，Fujishima和Honda发现光照的TiO2单晶电极能分解水，引起人们对光诱导氧化还原反应的兴趣，由此推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。 1976年，Cary等报道，在近紫外光照射下，曝气悬浮液，浓度为50μg/L 的多氯联苯经半小时的光反应，多氯联苯脱氯，这个特性引起了环境研究工作者的极大兴趣，光催化消除污染物的亚牛日趋活跃。国外大量研究表明，光催化法能有效地将烃类、卤代有机物、表面活性剂、染料、农药、酚类、芳烃类等有机污染物降解，最终无机化为CO2 H2O，而污染物中含有的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子等则分别转化为X-，SO42-，PO43-，PO43-，NH4+，NO3-等离子。因此，光催化技术具有在常温常压下进行，彻底消除有机污染物，无二次污染等优点。 光催化技术的研究涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、化学反应动力学、催化材料、光化学和环境化学等多个学科，因此多相光催化科技是集这些学科于一体的多种学科交叉汇合而成的一门新兴的科学。 光催化以半导体如TiO2，ZnO，CdS，Fe2O3，WO3，SnO2，ZnS，SrTiO3，CdSe，CdT e，In2O3，FeS2，GaAs，GaP，SiC，MoS2等作催化剂，其中TiO2具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点，帮TiO2是目前广泛研究、效果较好的光催化剂。 半导体之所以能作为催化剂，是由其自身的光电特性所决定的。半导体粒子含有能带结构，通常情况下是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，它们之前由禁带分开。研究证明，当

光催化降解甲基橙

光催化降解染料甲基橙 专业班次：应用化学3班学号： 姓名：日期： 2015年5月12日 1.实验目的 1、掌握确定反应级数的原理和方法； 2、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期； 3、了解可见光分光光度计的构造、工作原理、掌握分光光度计的使用方法。 2.实验原理 国内外大量研究表明，光催化法能有效地将烃类、卤代有机物、表面活性剂、染料、农药、酚类、芳烃类等有机污染物降解，最终无机化为CO2 H2O,而污染物中含有的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子等则分别转化为X-,SO42-,PO43-,PO43-,NH4+,NO3-等离子。因此，光催化技术具有在常温常压下进行，彻底消除有机污染物，无二次污染等优点。 光催化技术的研究涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、化学反应动力学、催化材料、光化学和环境化学等多个学科，因此多相光催化科技是集这些学科于一体的多种学科交叉汇合而成的一门新兴的科学。 光催化以半导体如TiO2,ZnO,CdS,Fe2O3,WO3,SnO2,ZnS,SrTiO3,CdSe,CdTe,In2O3,FeS2，GaAs,GaP,SiC,MoS2等作催化剂，其中TiO2具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点，帮TiO2是目前广泛研究、效果较好的光催化剂。 半导体之所以能作为催化剂，是由其自身的光电特性所决定的。半导体粒子含有能带结构，通常情况下是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，它们之前由禁带分开。研究证明，当pH=1时锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV，半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度Eg的关系为 λg（nm）=1240/Eg(eV) 当用能量等于或大于禁带宽度的光（λ<388nm的近紫外光）照射半导体光催化剂时，半导体价带上的电子吸收光能被激发到导带上，因而在导带上产生带负电的高活性光生电子（e-），在价带上产生带正电的光生空穴（h+）,形成光生电子-空穴对。空穴的能量为7.5 eV，具有强氧化性；电子则具有强还原性。 当光生电子和空穴到达表面时，可发生两类反应。第一类是简单的复合，如果光生电子与空穴没有被利用，则会重新复合，使光能以热能的形式散发掉 e-+h+==N+energy(hv’

光催化氧化技术在水处理领域的应用及存在的问题

光催化氧化技术在水处理领域的应用及存在的问题 摘要：本文主要介绍光催化氧化反应机理、及其在处理染料废水、农药废水、含油废水、造纸废水、含表面活性剂废水等方面的应用, 并对其目前存在的问题进行了简单的阐述。 关键词：光催化氧化氧化技术 1前言 随着科技的高速发展和人类文明的进步，各种环境污染越来越严重，其中水污染尤为引起全球范围内的广泛重视。目前许多国家的地表水和地下水均受到不同程度的污染,水污染物主要来自工业、农业以及生活污水。当前水处理中常采用的方法是物化法和生化法，具有工艺成熟,易于大规模工业化应用的优点。然而,这些方法只是将污染物从一相转移到另一相，或是将污染物分离、浓缩，并没有使污染物得到破坏而实现无害化。这不可避免地带来废料和二次污染, 而且适用范围有限, 成本也比较高。近年来, 有关污染物治理研究方面已逐步转向化学转化法, 即通过化学反应使污染物受到破坏而实现无害化。因此, 开发能将各种化学污染物降解至无害化的实用技术( 尤其是污水处理和空气净化) 成为各国科研工作者 的重要研究内容。 光催化氧化技术( Photocatalytic Oxidation )是一种高级氧化技术( advanced oxidation process,AOP) 。光催化剂在光照的条件下能够产生强氧化性的自由基, 该自由基能彻底降解几乎所有的有机物，并最终生成H2O、CO2 等无机小分子，加上光催化反应还具有反应条件温和, 反应设备简单, 二次污染小，操作易于控制, 催化材料易得, 运行成本低, 可望用太阳光为反应光源等优点, 因而近年来受到广泛关注。 1972 年, Fujishima 等在《Nature 》上发表了“Electrochemical potolysis of water at asemiconductor electrode”一文, 揭开了光催化氧化技术的序幕。1976 年, Cr aey [ 4] 等发现, 在TiO2 光催化剂存在的条件下, 多氯联苯、卤代烷烃等可发生有效的光催化降解. 这一研究成果使人们认识到半导体催化剂对有机污染物具有矿化功能, 同时也为治理环境 污染提供了一种新方法, 立即成为半导体光催化研究中 最为活跃的领域。近30 年来, 光催化氧化技术在有机污染物处理方面得到了广泛的研究，几乎所有在水中可能存在的有机污染物都可被光催化氧化法降解并矿化。将光催化工艺与混凝、生物处理等常规水处理工艺结合起来可达到优势互补的效果。近年来, 人们围绕光催化剂活性的提高以及降低反应成本等方面进行了大量的研究, 相关文献每年都有150 篇 以上。 2光催化氧化反应的机理 Sch iavello等认为, 光触媒表面的光催化反应基 本包括4个步骤: （1）光激发催化剂表面形成电子- 电洞对； （2）电子- 电洞对必须能有效地分离； （3）电子- 电洞对在催化剂表面与被吸附物质发生氧化还原反应； ( 4) 光催化剂表面产物的脱附与再吸附。

水处理生物学试题

一填空（毎空1分） 1.兼性微生物指在有氧和无氧的条件下都能生 活的微生物。 2.通过生物分解潜能实验和生物分解模拟实 验实验来判断有机物的生物分解性 3.微生物通过反硫化作用作用使硫酸盐转 化为硫化氢。 4.鉴别培养基是一类根据微生物的特性设计的， 可借助肉眼直接判断微生物种类的培养基。 5.酶促反应动力学中的米氏方程是 v=VmS/Km+S 。 6.霉菌是丝状真菌的一个俗称。 7.废水处理中常见的丝状细菌主要有铁细菌、硫细 菌、球衣细菌。8.水中病毒的检测一般采用蚀斑检验法 9.在氧化塘中藻类和细菌形成互生关系 10.藻类的营养类型是光合自养 11.鞭毛是细菌的运动器官，芽孢是细菌生 活史的某一阶段形成的休眠体。 12.在原核生物的基因重组中，转化是指游离 的DNA片段直接进入受体的细胞 13.酵母菌的繁殖方式是出芽。 14.细菌根据与氧的关系可划分为（好氧菌）、（厌氧 菌）、（兼性菌）。 15.微生物的环境生存因子有温度、pH、辐射、（干燥）、 （有毒物质）等。 16.细菌体内染色体外的遗传信息的携带者是（质粒） 17.根据实验目的和用途的不同，培养基可分为三

类（选择）、（鉴别）、（富集）、。 18.病毒的繁殖过程可以这样描述：吸附和侵入、（复 制和合成）、（装配和释放）。 19.酶促反应动力学中的米氏公式是（v=V m S/K m+S）， 其中Km只与酶的（种类）和（性质）有关。

20.细菌的特殊结构包括芽孢鞭毛线毛和 荚膜。 21.发酵是指微生物的分子内无氧呼吸。 22.放线菌菌丝根据形态和功能可以分为基内菌丝、 气生菌丝、孢子丝。 23.选择培养基是按照某种或者某些微 生物的特殊营养要求专门设计的培养基，可以使目的微生物成为优势种。 24.硝化细菌和亚硝化细菌在水中形成互生关 系 25.硝化细菌的营养类型是化能自养 26.微生物的计数方法有显微镜直接计数法、荧光 计数法、活菌计数法、特定微生物计数法。二、选择 1.我国饮用水水质标准所规定的大肠菌群数是？___ （1）每100mL水样中不得检出；（2）每1000mL水样中不得检出。（3）一升水不超过1000个 2.细菌形态通常有球状、杆状、螺丝状三类。自然界中最常见数量最多的是___。 (1)螺旋菌(2) 杆菌(3) 球菌 (4) 弧 菌 3.液氯消毒时，同样的液氯浓度，哪种条件下杀菌效果最好 (1)PH 3 (2) PH 7 (3) PH 9 (4) PH 5 4.一份子葡萄糖经过EMP途径产生多少个ATP ，(1)2 (2)4 （3)6 （4)8 5接上题，EMP途径后进入TCA循环共产生多少个ATP

水处理实验报告-混凝实验

水处理实验报告-混凝实验 降低或降低不多～胶粒不能相互接触～通过高分子链状物吸附胶粒～一般形成广西民族大学水污染控制工程实验报告 2012 年 6 月 10 日絮凝体。消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳。脱稳后的胶粒～在一定 姓名实验混凝的水利条件下～才能形成较大的絮凝体～俗称矾花～自投加混凝剂直至形成矾 名称实验投加混凝剂的多少～直接影响混凝效果。水质是千变万化的～最花的过程叫混凝。同组者 佳的投药量各不相同～必须通过实验方可确定。实验目的: 在水中投加混凝剂如 A1(SO)、 FeCl后～生成的AI、 Fe的化合物对胶体的脱1、通过实验学会求一般天然水体最佳混凝条件,包括投药量、PH、水流速度梯度,的2433 稳效果不仅受投加的剂量、水中胶体颗粒的浓度、水温的影响～还受水的 pH 值影响。基本方法。 如果pH值过低(小于4)～则混凝剂水解受到限制～其化合物中很少有高分子物质存在～2、加深对混凝机理的理解。 絮凝作用较差。如果pH值过高(大于9—10)～它们就会出现溶解现象～生成带负电荷实验原理: 的络合离子～也不能很好地发挥絮凝作用。混凝阶段所处理的对象主要是水中悬浮物和胶体杂质～是水处理工艺中十分重要的

投加了混凝剂的水中～胶体颗粒脱稳后相互聚结～逐渐变成大的絮凝体～这时～一个环节。水中较大颗粒悬浮物可在自身重力作用下沉降～而胶体颗粒不能靠自然沉降 水流速度梯度G值的大小起着主要的作用。得以去除。胶体表面的电荷值常用电动电位ξ表示～又称为Zeta电位。一般天然水中的胶体 颗粒的Zeta电位约在-30mV以上～投加混凝剂之后～只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的实验步骤及装臵图: 混凝效果。相反～当电位降到零～往往不是最佳混凝状态。因为水中的胶体颗粒主要是带负1.最佳投药量实验步骤 电的粘土颗粒。胶体间存在着静电斥力～胶粒的布朗运动～胶粒表面的水化作用～使胶,1,、用6个1000mL的烧杯～分别取1000mL原水～放臵在实验搅拌机平台上, 粒具有分散稳定性～三者中以静电斥力影响最大～若向水中投加混凝剂能提供大量的正,2,、确定原水特征～即测定原水水样混浊度、 pH值、温度。离子～能加速胶体的凝结和沉降。水化膜中的水分子与胶粒有固定联系～具有弹性较高,3,、确定形成矾花所用的最小混凝剂量。,混凝剂A、B,方法是通过慢速搅拌烧杯的粘度～把这些水分子排挤出去需克服特殊的阻力～这种阻力阻碍胶粒直接接触。有些中200mL原水～并每次增加1mL混凝剂的投加量～逐滴滴入200mL原水杯中直到出现水化膜的存在决定于双电层状态。若投加混凝结降低ζ电位～有可能是水化作用减弱～矾花为止。这时的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量, 混凝剂水解后形成的高分子物质在胶粒与胶粒之间起着吸附架桥作用。即使ζ电位没 有 ,4,、确定实验时的混凝剂投加量。根据步骤3得出的形成矾花的最小混凝剂投加量～ 取其1,3作为1号烧杯的混凝剂投加量～取其2倍作为6号烧杯的混凝剂投加量～用

光催化降解甲基橙

N-TiO2的制备及可见光降解有机污染物的测定 一、目的要求 1、N掺杂TiO2光催化剂的简易液溶液制备； 2、测定甲基橙在可见光作用下的光催化降解反应速率常数； 3、了解可见光分光光度计的构造、工作原理、掌握分光光度计的使用方法。 二、实验原理 国内外大量研究表明，光催化法能有效地将烃类、卤代有机物、表面活性剂、染料、农药、酚类、芳烃类等有机污染物降解，最终无机化为CO2, H2O。因此，光催化技术具有在常温常压下进行，彻底消除有机污染物，无二次污染等优点。 光催化技术的研究涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、化学反应动力学、催化材料、光化学和环境化学等多个学科，因此多相光催化科技是集这些学科于一体的多种学科交叉汇合而成的一门新兴的科学。 光催化以半导体如TiO2,ZnO,CdS,WO3,SnO2,ZnS,SrTiO3等作催化剂，其中TiO2具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点。TiO2是目前广泛研究、效果较好的光催化剂之一。 半导体之所以能作为催化剂，是由其自身的光电特性所决定的。半导体粒子含有能带结构，通常情况下是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，它们之前由禁带分开。研究证明，当pH=1时锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV，半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度Eg的关系为 （nm）=1240/E g(eV) 当用能量等于或大于禁带宽度的光（λ<388nm的近紫外光）照射半导体光催化剂时，半导体价带上的电子吸收光能被激发到导带上，因而在导带上产生带负电的高活性光生电子（e-），在价带上产生带正电的光生空穴（h+）,形成光生电子-空穴对。空穴具有强氧化性；电子则具有强还原性。 当光生电子和空穴到达表面时，可发生两类反应。第一类是简单的复合，如果光生电子与空穴没有被利用，则会重新复合，使光能以热能的形式散发掉。 第二类是发生一系列光催化氧化还原反应，还原和氧化吸附在光催化剂表面上物质。 TiO2→e-+h+ OH-+h+→·OH

《水处理生物学》考研复习大纲 .doc

《水处理生物学》考研复习大纲 2017年9月29日修订 一、考试的基本要求 要求学生比较系统地理解和掌握水处理生物学的基本概念和基本理论，掌握水处理生物的分类、特性，掌握其营养、新陈代谢及遗传变异等生理特性；掌握环境因子对水处理中微生物的作用和影响；掌握水处理生物学实验及研究方法；能综合运用生物学及水处理知识分析和解决水处理工程中相关问题。 二、考试方式和考试时间 闭卷考试，总分150，考试时间为3小时。 三、参考书目 《水处理生物学》（第五版），顾夏生等编著，中国建筑工业出版社 《环境工程微生物学》（第三版），周群英等编著，高等教育出版社 四、试题类型： 主要包括填空题、名词解释、简答题、论述题、实验题等类型，并根据每年的考试要求做相应调整。 五、考试内容及要求 第一篇水处理生物学基础 1. 掌握水处理中微生物的分类，微生物的生长特点；掌握水处理中微生物的种类和特征；了解水处理生物学的研究对象与任务。 2. 掌握细菌、放线菌、蓝藻等原核生物的基本形态结构、繁殖方式、群体特征。 3.掌握酵母菌、霉菌、藻类、原生与微型后生动物等真核微生物的分类、形态结构、繁殖及培养特征，了解藻类、原生动物、后生动物的特性及其在水处理

中的作用。 4.掌握病毒的特征、繁殖过程，及其实验室中的控制方法。 5.熟悉微生物的营养、培养基、酶的作用特性、微生物的呼吸作用，掌握环境因素对微生物生长的影响。 6.掌握微生物生长特点及生长曲线，微生物的遗传的物质基础、变异的类型，遗传工程的操作步骤。 7.掌握生态系统概念及特征，微生物之间相互关系，掌握微生物生态学研究方法。 8. 了解水生植物种类及其生长特点，了解水生植物的水质净化作用及生态修复原理。 第二篇污染物的生物分解与转化 掌握生物对含氮有机物、不含氮有机物、无机元素的分解与转化；了解污水处理中主要微生物及其作用。 第三篇水质安全与监测 了解污水中的病源微生物种类、细菌学检验标准，掌握有害生物检验、监测方法，掌握水中有害生物的控制方法。 第四篇微生物的研究方法 掌握水处理中微生物观测的手段，培养分离、灭菌、无菌操作等的实验方法。掌握实验原理、实验操作步骤、现象、仪器的使用方法等。主要实验如下：实验一. 显微镜的使用及微生物观察 实验二. 微型动物计数 实验三微生物染色 实验四培养基制备与灭菌 实验五微生物纯种分离、培养及接种技术

光催化氧化技术在水处理中的应用

光催化氧化技术及其在水处理中的应用 摘要：介绍了光催化氧化的机理及光催化氧化反应的主要影响因素，就TiO2固定化制备、改性、光催化氧化在工业废水以及饮用水处理中的应用进行了阐述。 关键词：光催化氧化Ti02光催化剂水处理 1 引言 光催化氧化法是近二十年才出现的水处理技术，1972年，Fu—jishima和Honda报道了在光电池中光辐射Ti02可持续发生水的氧化还原反应，标志着光催化氧化水处理时代的开始。1976年，Carey等在光催化降解水中污染物方面进行了开拓性的工作。光催化技术具有反应条件温和、能耗低、操作简便、能矿化绝大多数有机物、可减少二次污染及可以用太阳光作为反应光源等突出优点[1]，在难降解有机物、水体微污染等处理中具有其他传统水处理工艺所无法比拟的优势，是一种极具发展前途的水处理技术，对太阳能的利用和环境保护有着重大意义。 2 光催化氧化原理 光催化氧化还原以n型半导体为催化剂，如TiO2、ZnO、Fe2O3、SnO2、WO3等。TiO2由于化学性质和光化学性质均十分稳定，且无毒价廉，货源充分，所以光催化氧化还原去除污染物通常以TiO2作为光催化剂。光催化剂氧化还原机理主要是催化剂受光照射，吸收光能，发生电子跃迁，生成“电子—空穴”对，对吸附于表面的污染物，直接进行氧化还原，或氧化表面吸附的羟基OH-，生成强氧化性的羟基自由基（OH）将污染物氧化[2]。当用光照射半导体光催化剂时，如果光子的能量高于半导体的禁带宽度,则半导体的价带电子从价带跃迁到导带，产生光致电子和空穴。水溶液中的OH- 、水分子及有机物均可以充当光致空穴的俘获剂，具体的反应机理[3]如下（以TiO2为例）： TiO2 + hν→h+ + eh++ e- →热量 H2O →OH- + H+ h+ + OH-→OH h+ + H2O + O2- →·OH + H+ + O2- h+ + H2O →·OH + H+ e- + O2 →O2- O2- + H+ →HO2· 2 HO2·→O2 + H2O2 H2O2 + O2- →OH + OH- + O2 H2O2 + hν→2 OH Mn+(金属离子) + ne+ →M 3 光催化氧化反应的主要影响因素 3.1催化剂性质及用量 可用于光催化氧化的催化剂大多是金属氧化物或硫化物等半导体材料，如TiO2、ZnO、CeO2、CdS、ZnS等.在众多光催化剂中，Ti02是目前公认的最有效的半导体催化剂，其特点有：化学性质稳定，能有效吸收太阳光谱中弱紫外辐射部分，氧化还原性极强，耐酸碱和光化学腐

光催化降解甲基橙实验报告

光催化降解甲基橙实验报告 光催化降解染料甲基橙 一、目的要求 1 、掌握确定反应级数的原理和方法； 2 、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期； 3 、了解可见光分光光度计的构造、工作原理、掌握分光光度计的使用方法。

二、实验原理 光催化始于1972 年，Fujishima 和Honda 发现光照的TiO 单晶电极能分解水，引起人们对光诱导2 氧化还原反应的兴趣，由此推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。 1976 年，Cary 等报道，在近紫外光照射下，曝气悬浮液，浓度为50 μg/L 的多氯联苯经半小时的光反应，多氯联苯脱氯，这个特性引起了环境研究工作者的极大兴趣，光催化消除污染物的亚牛日趋活跃。国内外大量研究表明，光催化法能有效地将烃类、卤代有机物、表面活性剂、染料、农药、酚类、芳烃类等有机污染物降解，最终无机化为CO2 H2O ，而污染物中含有的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子等则分别转化为X- ，SO42- ， PO43- ，PO43- ，NH4+，NO3- 等离子。因此，光催化技术具有在常温常压下进行，彻底消除有机污染物，无二次污染等优点。 光催化技术的研究涉及到原子物理、凝聚态物2理、胶体化学、化学反应动力学、催化材料、光化学和环境化学等多个学科，因此多相光催化科技是集这些学科于一体的多种学科交叉汇合而成的一门新兴的科学。光催化以半导体如TiO ，ZnO，

CdS，FeO，322 WO，SnO，ZnS ，SrTiO ， CdSe ，CdTe ，InO ，32323 FeSGaAs ，GaP，SiC ，MoS 等作催化剂，其中TiO 222 ，具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点，帮TiO 是目前广泛研究、效果较2 好的光催化剂。半导体之所以能作为催化剂，是由其自身的光电特性所决定的。半导体粒子含有能带结构，通常情况下是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，它们之前由禁带分开。研究证明，当pH=1 时锐钛矿型TiO 的禁带宽度为 3.2eV ，半导体的光吸2 收阈值λg 与禁带宽度Eg 的关系为λ（nm）=1240/Eg（eV）g当用能量等于或大于禁带宽度的光（λ<388nm 的近紫外光）照射半导体光催化剂 时，半导体价带上的电子吸收光能被激发到导带上，因而在导带上产生带负电的高活性光生电子（e- ），在价带上产生带正电+），形成光生电子- 的光生空穴（h 空穴对。空穴的能3 量（TiO ）为7.5 eV ，具有强氧化性；电子则具有强2 还原性。

水处理生物学问答题

问答题 1微生物学是研究微生物的“衣食住行”的科学，“衣食住行”分别指的是什么？微生物学是研究微生物的“衣食住行”的科学 衣——什么是微生物，长什么样？（形态、结构） 食——能吃、爱吃什么、如何消化？（营养、代谢或称生理） 住——喜欢住在哪？为什么？（环境影响或称生态） 行——能有何种行为、作为？是敌是友？如何监测、控制或使用呢？ 2简要说明微生物的特点。 （一）个体极小，比表面积大 （二）繁殖快、代谢速率快 （三）数量多 （四）适应外界环境能力强；易变异 （五）种类多、分布广、代谢类型多样 3根据细胞壁成份不同，简要说明革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的染色原理。革兰氏阳性菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次较多且交联致密，能把染液牢牢留在壁内，使其仍呈紫色； 革兰氏阴性菌因其细胞壁薄，薄而松散的肽聚糖网不能阻挡染液溶出，因此通过乙醇脱色后仍呈无色，就使革兰氏阴性菌呈红色。 4简要说明菌胶团及其作用。 菌胶团：许多细菌通过荚膜和粘液层粘合在一起，称为菌胶团。 菌胶团的作用：①防止被动物吞食；②能增强对不良环境的抵抗能力；③在废水处理中具有重要作用。 5为什么芽孢具有较强的抵抗不良环境的能力？ a.芽孢是抵抗恶劣环境的一个休眠体； b.壁厚； c.水分少，一般在40%左右； d.不易透水； e.含有特殊的抗热性物质和耐热性酶，对高温、低温、干燥和化学药剂有很高的耐受力和抵抗力，生存能力强； 6供给细菌营养时应注意哪些方面？ 营养物质：碳源，氮源，水，无机盐，生长因子，能源。 每种微生物所需要的营养元素配比不同种类也不一样，配置培养基首先要注意碳源氮源的选择，另外无机盐的浓度也很关键。 7简述影响细菌生长的因素 细菌的生长除了营养物质和氧外，还与温度、PH、氧化还原电位、干燥、渗透压、光、化学药剂有关。 8简述呼吸作用的本质 本质：呼吸作用是生物的氧化和还原的统一过程，在这一过程中产生能量。在此过程中发生以下现象： 1呼吸作用使复杂的有机物变成二氧化碳、水和其它简单物质 2呼吸过程中产生的能量，一部份用来进行物质合成，另一部份供维持生命活动，还有一部份变成热释放出来 3通过呼吸，产生一些中间产物，这些中间产物一部份分解，一部份作合成细胞物质的原料

水处理实验问答题

实验一活性炭吸附实验 1. 2.间歇吸附和连续流吸附相比，吸附容量q和N是否相等？怎样通过实验求出N值？ 答：间歇吸附指定量的吸附剂和定量的溶液经过长时间的充分接触而达到平衡。间歇吸附平衡的测定方法有：(1)保持气相的压力不变，经过一段时间吸附后，测定气体容积减少值的容量法；(2)吸附剂和气体充分接触，测定吸附剂重量增加值的重量法 2.通过本实验、你对活性炭吸附有什么结论性意见？本实验如何进一步改进？ 答：通过本实验，可以得出结论:在一定程度内，吸附作用的去除率随着吸附剂的增加而增大，当到达某一个值时，去除率的增大不再明显，我对活性炭吸附的意见是:找到那个转折点，尽可能的保障投入有效。 实验二混凝实验 1. 2.根据最佳投药量实验曲线，分析沉淀水浊度与混凝剂加注量的关系 答：在一定范围内，混凝效果随混凝剂的投加量增加而增大，超过一定剂量时，效果反而减小。 2.本实验与水处理实际情况有哪些区别？如何改进？ 答：（1）水环境的温度因素没有考虑进去，需多设一个因素（2）水平梯度跨越过大，可能最佳条件在梯度中间值。可在两个最佳条件范围内再设细分梯度，进行试验（3）实际环境中污水的污染物质种类多样，不单单是土壤颗粒，所以最好的水样，应该取自污水处理厂处理前的水。 实验三压力溶气气浮实验 1. 2.气浮法与沉淀法有什么相同之处？有什么不同之处？ 答：（1）两者都是污水初期处理的物理方法。用来去除污水中的悬浮固体。 （2）气浮法通过向池内鼓气，使憎水的悬浮颗粒与气泡相吸附结合，使其整体密度变小，上浮，再通过刮渣机除去。沉淀法是通过悬浮颗粒的自由沉淀和絮凝作用，在重力作用下下沉。从而与水分离，沉入下层。 实验四曝气设备充氧能力的测定 1.

光催化在污水处理中的应用

光催化在污水处理中的应用 我国是联合国指定的13 个贫水国之一，水资源匮乏。同时又面临着严峻的水污染问题。水处理技术粗略分为两类：生物处理技术和物化处理技术。其中生物处理技术是废水净化的主要工艺。随着工业的不断发展，环境污染日益严重，人们对环境的要求不断提高，传统水处理工艺中的物理方法、生物方法往往不能得到满意的结果。光催化氧化技术是近20 年才出现的水处理新技术。它起源于出现能源危机的上世纪七十年代。1972年日本的Fujishima 和Honda 发现氧化钛单晶电极光解水生成氢气以来，多相-光催化氧化技术引起广泛的兴趣。 光催化氧化法在环境保护上的应用已引起世界各国高度重视,我国在这方面也加强了投资力度。近几年来,光催化氧化法以成本低、无二次污染的突出优点,已得到人们的普通认可。选择高效的催化剂, 摸索最佳的操作参数,寻求最佳的解决方案,提高污水中有机物的分解率是我们研究的目的, 其在工业废水处理方面的应用潜力是巨大的。 1977年S.N.Frand 用氙灯作光源，发现TiO2、ZnO、CdS 能有效催化CN-CNO-，TiO2、ZnO、CdS、Fe2O3 能有效催化SO32-为SO42-，并且在TiO2 光催化降解有机物方面也取得了满意的效果，从此，光催化氧化有机物技术的研究工作取得了很大进展，出现了众多的研究报告。八十年代后期，随着对环境污染控制研究的日益重视，光催化氧化法被应用于气相和水相中一些难降解污染物的治理研究，并取得了显著的效果。根据已有的研究工作，发现卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、其它烃类、酚类、染料、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应，最终生成无机小分子物质，消除其对环境的污染以及对人体健康的危害。对于废水中浓度高达每升几千毫克的有机污染物体系，光催化降解均能有效地将污染物降解去除，达到规定的环境标准。目前环境中存在的主要污染物几乎均已尝试用光催化氧化法进行分解。 目前，研究最多的半导体材料有TiO2、ZnO、CdS、 WO3、SnO2 等。由于TiO2 的化学稳定性高、耐腐蚀， 且具有较深的价带能级，催化活性好，可以使一些吸 热的化学反应在光辐射的TiO2 表面得到实现和加速， 加之TiO2 对人体无毒无害，且成本较低，所以主要以 纳米二氧化钛的光催化研究为主。其中，TiO2 光催化 反应机理包括光激发过程、吸附过程、复合过程、捕

实验16-光催化降解甲基橙

实验16 光催化降解染料甲基橙 一、目的要求 1、掌握确定反应级数的原理和方法； 2、测定甲基橙光催化降解反应速率常数和半衰期； 3、了解可见光分光光度计的构造、工作原理、掌握分光光度计的使用方法。 二、实验原理 光催化始于1972年，Fujishima和Honda 发现光照的TiO2单晶电极能分解水，引起人们对光诱导氧化还原反应的兴趣，由此而推动了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。 1976年,Cary等报道，在近紫外光照射下，曝气悬浮液，浓度为50 μg/L 的多氯联苯经半小时的光反应，多氯联苯脱氯，这个特性引起了环境研究工作者的极大兴趣，光催化消除污染物的研究日趋活跃。在水的各类污染物中，有机物是最主要的一类。美国环保局公布的129种基本污染物中，有9大类共114种有机物。国内外大量研究表明，光催化法能有效地将烃类、卤代有机物、表面活性剂、染料、农药、酚类、芳烃类等有机污染物降解，最终无机化为CO2、H2O,而污染物中含有的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子等则分别转化为X-,SO42-,PO43-,PO43-,NH4+,NO3-等离子。因此，光催化技术具有在常温常压下进行，彻底消除有机污染物，无二次污染等优点。 光催化技术的研究涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、化学反应动力学、催化材料、光化学和环境化学等多个学科，因此多相光催化科技是集这些学科于一体的多种学科交叉汇合而成的一门新兴的科学。 “光催化”这一术语本身就意味着光化学与催化剂二者的有机结合，因此光和催化剂是引发和促进光催化反应的必要条件。光催化以半导体如TiO2、ZnO、CdS、A-Fe2O3、WO3、SnO2、ZnS、SrTiO3、CdSe、CdTe、In2O3、FeS2、GaAs、GaP、SiC、MoS2 等作光催化剂，其中TiO2具有价廉无毒、化学及物理稳定性好、耐光腐蚀、催化活性好等优点，故TiO2事目前广泛研究、效果较好的光催化剂。 半导体之所以能作为催化剂，是由其自身的光电特性所决定的。半导体粒子含有能带结构，通常情况下是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，它们之前由禁带分开。研究证明，当pH=1时锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV，半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度Eg的关系为

实验五 水中菌落总数的测定及染色观察-水处理生物学实验

实验五水中菌落总数的测定及染色观察 一、实验目的 掌握国标中关于水中细菌总数的测定基本原理和方法；熟悉水体中细菌总数的检验方法、检验原理、检验依据、数据处理和报告方法；了解取样规程；采用革兰氏染色法判定微生物的特性。 二、实验原理 本实验应用平板计数技术测定污水中细菌总数。由于水中细菌种类繁多，它们对营养和其他生长条件的要求差别很大，不可能找到一种培养基在一种条件下，使水中所有的细菌均能生长繁殖，因此，以一定的培养基平板上生长出来的菌落，计算出来的水中细菌总数仅是一种近似值。目前一般是采用普通牛肉膏蛋白胨琼脂培养基。 三、实验试剂与器材 牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，灭菌水； 灭菌三角烧瓶，灭菌的带玻璃塞瓶，灭菌培养皿，灭菌吸管，灭菌试管，培养箱等。 四、实验步骤 (1) 水样的准备 [1].底泥湖泊水（污水1）：称取1 g底泥于三角瓶中，加入蒸馏水50 mL，于振荡箱中振 荡30 min后，过滤，待用； (2) 细菌总数测定 [1].稀释水样取3个灭菌空试管，分别加入9 ml灭菌水。取1 ml水样注入第一管9 ml灭 菌水内，摇匀，再自第一管取1ml至下一管灭菌水内，如此稀释到第三管，稀释度分别为10-1、10-2与10-3。稀释倍数看水样污浊程度而定，以培养后平板的菌落数在30—300个之间的稀释度最为合适，若三个稀释度的菌数均多到无法计数或少到无法计数，则需继续稀释或减小稀释倍数。一般中等污秽水样，取10-1、10-2、10-3三个连续稀释度，污秽严重的取10-2、10-3、10-4三个连续稀释度。 [2].用灭菌吸管吸取1 ml稀释水样，注入灭菌培养皿中。共做两个平皿。分别倾注约20ml 已溶化并冷却到45℃左右的肉膏蛋白胨琼脂培养基，并立即在桌上作平面旋摇，使水样与培养基充分混匀。 [3].另取一空的灭菌培养皿，倾注肉膏蛋白胨琼脂培养基15 ml，作空白对照。

SUSTech水处理工程混凝实验实验报告

姓名:_________ 学号: 小组成员: 实验日期:_________ 天气：_____ 实验室温度：_____ 水处理实验一混凝 实验背景: 混凝过程是现代城市给水和工业废水处理工艺研究中不可缺少也是最关键的前置单元操作环节之一。在原水和废水中都存在着数量不等的胶体粒子，如粘土、矿物质、二氧化硅或工业生产中产生的碎屑等，它们悬浮在水中造成水体浑浊，混凝工艺是针对水中的这些物质处理的过程。混凝可去除的悬浮物颗粒直径范围在：1nm~0.1μm(有时认为在1μm)。通过实验摸索混凝过程各参数的最佳值，对于获得良好的混凝效果至关重要。 实验目的： 1．了解混凝的现象及过程，观察矾花的形成； 2．了解混凝的净水作用及主要影响因素； 3．了解助凝剂对混凝效果的影响； 4．探求水样最佳混凝条件(包括投药种类、投药量、pH值、水流速度梯度等)。 实验原理： 天然水体中存在大量的胶体颗粒是水产生浑浊现象的原因之一，胶体的布朗运动、胶体表面的水化作用以及胶体之间的静电斥力，其中胶体间的静电斥力起着主要作用，使得胶体具有分散稳定性。因此，通过自然沉淀的方法不能去除。

胶体颗粒表面带有一定的电荷，采用电动电位ζ（Zeta电位）表示，ζ电位的高低决定了胶体颗粒间静电斥力的大小以及影响范围。天然水体中胶体颗粒的ζ电位约在-30mV以上，向水中投加混凝剂从而提供大量的正离子，能够压缩胶体的双电层结构，使胶体脱稳从而凝结和沉降，通常ζ电位降到-15mV时胶体脱稳。随着ζ电位降低，胶体的水化作用也逐渐减弱，混凝剂水解形成的高分子物质在胶粒间起到吸附架桥的作用，提高混凝效果，混凝剂水解后形成的高分子物质也能起到吸附作用，形成絮凝体。 脱稳后的胶粒在一定的水力作用下形成较大的絮凝体，称为矾花，直径较大密度也较大的矾花容易下沉。胶体脱稳聚集形成矾花，这一过程需要消耗能量，水流速度梯度G值起着主要的作用，它反映了单位时间内单位体积水消耗的能量的多少。G值的表达式如下： 式中： P ：搅拌功率（J/S） μ：水的粘度（Pa·s） V ：被搅动的水流体积 式中G值可以直接由搅拌器显示板读出。粒径越大的矾花在水流的作用下抗剪强度较低，因此随着实验过程中矾花不断长大，G值应逐渐较小。 混凝剂的种类以及投加量的多少将直接影响混凝效果。处理不同水质，不同种类的混凝剂的投加量也不同，需经过相关实验进行确定。 仪器与试剂： 深圳中润混凝实验搅拌仪(附6个1000ml烧杯)； 梅特勒pH计；温度计；哈希2100浊度仪； 1000ml量筒2个；100ml烧杯6个；10mL移液管2个； 2mL移液管1个；医用50~100mL注射器一个，取样用；洗耳球1个。 硅藻土，配制浊度在100-200度左右悬浊液开展混凝实验； 精制硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O溶液， 10 g/L； 氯化铁FeCl3·6H2O溶液， 10 g/L； 聚合氯化铝[Al2(OH)mCl6-m]n溶液（PAC）， 10 g/L； 聚丙烯酰胺PAM溶液， 1g/L (助凝剂 )；

组合光催化技术在水处理中的应用

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2006年第25卷第9期·1036· 化工进展 组合光催化技术在水处理中的应用 张乐观 (平顶山工学院，河南平顶山 467001) 摘要：光催化氧化技术被认为是在环境保护领域内一种有前途的新型高级氧化技术，与其他处理技术组合成为处理水中污染物的一个热点。论述了氧化剂、电化学、超声、微波、磁化、生物处理等环境治理技术与光催化氧化组合工艺在水处理中的研究和应用现状，并分析了它们与光催化组合反应的机理，对今后其应用前景进行了展望。 关键词：光催化；组合；氧化剂；电化学；超声；微波；生物处理；磁化 中图分类号：TQ 032；TQ 034 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2006）09–1036–05 Progress of combination photocatalytic oxidation in wastewater treatment ZHANG Leguan (Pingdingshan Institute of Technology，Pingdingshan 467001，Henan，China) Abstract：Photocatalytic oxidation is regarded as a future advanced oxidation technology in environmental protection. Its combination with other technology has become a focus of wastewater treatment. The research and application of combination of photocatalytic oxidation technology and oxidant，electrochemistry，ultrasonic wave，microwave，magnetization，biological degradation in water and wastewater treatment are summarized.The mechanism of combination photocatalytic oxidation is briefly analyzed. The prospect of future application is presented. Key words：photocatalysis；combination；oxidant；electrochemistry；ultrasonic wave；microwave； biological degradation；magnetization 多相光催化氧化是目前环保领域的一项高新技术，它的研究是从1972年Fujishima和Honda [1]报道采用TiO2光电极与铂电极组成光电化学体系来使水分解为氢和氧开始的。它的原理是利用光照射催化剂(一般为TiO2)产生导带电子(e－)和价带空穴(h+)，进而对污染物进行氧化降解。其中光生电子具有较强的还原性，而空穴则通过夺取催化剂表面吸附的HO3 2 ?、OH一、有机物(RH)等物质的电子发生一系列反应，生成羟基自由基·OH。··OH的氧化能力仅次于氟，其氧化作用几乎无选择性，可以氧化包括微生物难降解化合物在内的众多有机物，使之完全矿化。如污水中的农药、染料、表面活性剂、臭味物质均可用光催化技术有效处理，进行消毒、脱色、除臭等，并且污染物降解得十分彻底，最终产物为CO2、H2O和无机盐类。但光催化反应速率慢、光子效率低等缺点制约了其在实际中的应用。为了解决目前存在的技术难题，人们尝试把光催化氧化技术与其他技术结合应用，发现这是一种行之有效的方法。1 光催化与氧化剂组合 氧化剂与光催化组合反应降解环境中的污染物首先引起了人们的关注，人们在这方面进行了大量探讨并取得了良好的效果。Patrik K等[2]考察了酸性条件下臭氧与光催化组合联用降解氯乙酸和嘧啶，发现它们之间存在很强的协同效应。李来胜等[3]对TiO2薄膜光催化臭氧化邻苯二酚进行了研究，结果表明臭氧投加量对邻苯二酚的降解和总有机碳(TOC)的去除有重要影响，与光催化氧化(TiO2/UV/O2)、单独臭氧化(O3)和光助臭氧化(UV/O3)过程相比，邻苯二酚光催化臭氧化(TiO2/UV/O3)过程能明显增大TOC的去除率。胡军等[4－5]研究了几 收稿日期2006–03–06；修改稿日期 2006–06–22。 作者简介张乐观 (1975—)，女，材料学硕士，讲师，从事环境工程 方面的教学与科研。E–mail pinghuan2005@https://www.doczj.com/doc/c59055051.html,。

二氧化钛催化实验

TiO2（ZnO）制备条件对光催化氧化活性的影响 摘要以钛酸四丁酯为前驱体、无水乙醇为溶剂，采用溶胶—凝胶法制备了粉末二氧化钛催化剂以及粉末氧化锌催化剂作为对照。讨论在不同条件下，如：钛酸丁酯的浓度、加水量、陈化时间、陈化温度、焙烧时间和温度等条件对光催化降解偶氮染料甲基橙活性的影响和机理。实验分为催化剂的制备及催化剂的光催化能力降解实验两部分。【1】实验结果表明：氧化锌催化剂有较高的催化活性。这说明制备的二氧化钛具有的活性不够高，实验仍需进一步的改进。 关键词溶胶—凝胶法、纳米TiO2、光催化降解、甲基橙 前言 光催化氧化技术自20世纪80年代后期开始应用于环境污染控制领域以来，由于该技术可以有效破坏许多结构稳定的无机、有机污染物，并且与传统水处理技术中的以物理方法相比，具有明显的节能、高效、污染物降解彻底等优点，已成为引起国内外重视的污染治理技术之一。制备高活性的Ti x O y是这种过程在处理废水实际应用的重要课题。合成Ti x O y的方法有很多，不同方法、条件制备的Ti x O y，光催化活性相差很大。溶胶-凝胶法是在低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中占有重要地位。广泛应用于制备纳米粒子。本实验以钛酸四丁酯为前驱体、无水乙醇为溶剂，采用溶胶—凝胶法制备了粉末二氧化钛催化剂以及粉末氧化锌催化剂作为对照。并以典型的偶氮染料甲基橙为目标污染物，对实验制备的二氧化钛催化剂进行了光催化活性评价，并对机理进行了简单的探讨。 原理 1、T i x O y为光催化剂催化降解的意义 当光子能量高于半导体带隙能(如TiO2,其带隙能为3.2ev)的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带。而使导带产生高活性的电子(e-)，而价带上则生成带正电荷的空穴(h+)，形成氧化还原体系。对TiO2催化氧化反应的研究表明，光化学氧化反应的产生主要是由于光生电子被吸附在催化剂表面的溶解氧俘获，空穴则与吸附在催化剂表面的水作用，最终都产生具有高活性的羟基自由基·OH。而·OH具有很强为氧化性，可以氧化许多难降解的有机化合物(R)为CO2和H2O，用于处理工业废水具有成本低,无二次污染等优点,是一种很有应用前景的废水处理方法。