Xúc tác quang TiO2 trong xử lý nước thải

Ứng dụng của xúc tác quang TiO2 trong xử lý nước ô nhiễm



GVHD: Thầy NGUYỄN BÌNH PHƯƠNG NHÂN
SVTH: TRƯƠNG THANH PHONG
MSSV: 0514145
Mở đầu
Cho đến nay vấn đề ô nhiễm nguồn nước và biện pháp xử lý đã thu hút được nhiều sự quan tâm.
Xúc tác quang hóa đã trở thành đề tài được quan tâm nhiều nhất vì nó có thể phân hủy hoàn toàn các hợp chất ô nhiễm hữu cơ thành những hợp chất vô cơ không độc hại như CO2, H2O.
Được biết đến nhiều nhất là TiO2, nó là một chất bán dẫn thích hợp sử dụng trong xúc tác quang hóa và đã được ứng dụng trong nhiều phản ứng xúc tác quang hóa.
Nội dung
1. Tổng quan về TiO2
1.1. Cơ chế phản ứng







Mô hình cơ chế quá trình quang xúc tác trên chất bán dẫn TiO2.
2. Vai trò của xúc tác quang TiO2 trong sự phân hủy phenol, tetrachloroethylen(TCE) và bisphenol A
2.1 Thực nghiệm
2.1.1 Quá trình cố định bột và điều chế TiO2

35wt% nước - thủy tinh
80°C
Bột TiO2
Chất nền
Màng kép TiO2 phủ Pt/ nước - thủy tinh
450°C
11,4mg Pt phủ TiO2/m2
Độ dày TiO2: 2,5 µm
Lớp màng nước – thủy tinh: 1,5µm
2.2.1 Cấu tạo ống quang xúc tác
Một ống gốm có đường kính 6cm dài 85cm. Mặt bên trong của ống được phủ lớp kép TiO2 phủ Pt/ nước - thủy tinh.
Đèn thủy ngân.
Hệ thống gồm 3 phần: ống phản ứng quang xúc tác, bộ phận điều chỉnh nước và máy bơm, thể tích dự trữ là 5dm3.
Hình 1. Cấu tạo ống phản ứng
2.2 Kết quả thực nghiệm
2.2.1 Sự đánh giá phủ màng TiO2 phủ Pt

Ti? l�? ph�n hu?y acid acetic bo?i ma`ng mo?ng TiO2 vo?i ma`ng sol - gel.
Hình 2. Sự phân hủy acid acetic, so với màng sol_gel, thể tích: 0,6 dm3, nguồn sáng: đèn UV 18W.
2.2.2 A�nh hưởng của tốc độ dòng chảy

Tốc độ dòng chảy lớn cung cấp nhiều oxi nguyên tử hòa tan.
Ion superoxit •O2- phản ứng với ion hydrogen giảm sự hình thành gốc •OH và •OOH.
Ngược lại, những lỗ trống quang sinh oxi hóa ion OH– tạo ra gốc •OH.
Hình 3. Sự phân hủy acid acetic, thể tích: 5 dm3, nguồn sáng: đèn UV 30W(253,7nm).
2.2.3 A�nh hưởng của quá trình sục khí
TOC giảm gần như tuyến tính theo thời gian và hạ xuống điểm 0 trong vòng 9h.
Hình 4. Sự phân hủy acid acetic, thể tích: 5 dm3, dòng lưu thông: 1,25 m3/h, nguồn sáng: đèn UV 30W(253,7nm).
2.2.4 Sự phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại
Hình 5. Sự phân hủy phenol và TCE, thể tích: 5 dm3, dòng lưu thông : 1,25 dm3/h, nguồn sáng: đèn UV 30W (TCE không có sự sục khí).
Hình 6. Sự phân hủy bisphenol A, thể tích: 5 dm3, dòng lưu thông: 1,25 dm3/h, sự sục khí: 1 dm3/min, nguồn sáng: đèn UV 30W (253,7nm).
2.2.5 Sự phân hủy của phenol và TOC
Hình 7. Sự phân hủy phenol, thể tích: 5 dm3, dòng lưu thông: 1,25 m3/h, sự sục khí: 3 dm3/min, nguồn sáng: đèn UV 30W.
3. Kết luận
Một phương pháp mới trong xử lý nước đã được trình bày, nó mô tả sự xuất hiện H2O2 trong hệ thống quang xúc tác suốt quá trình điện phân nhằm làm tăng hiệu quả xúc tác.
Ống phản ứng xúc tác quang bên trong được phủ màng Pt trên TiO2 đã được phát triển và những đặc tính phản ứng phân hủy đã được khảo sát.