光化學(xué)反應(yīng)儀固定化技術(shù)研究

1、機理探討
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 此項技術(shù)進(jìn)行飲用水深度凈化時，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、吸附能力強及疏水性能好等優(yōu)點，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，然后對自來水進(jìn)行深度處理試驗。作為對比，同時對純TiO2進(jìn)行了試驗。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。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。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，處理后的水用0.45μm濾膜進(jìn)行抽濾。試驗裝置如圖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)器主波長為253.7nm，在本試 驗條件下光強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灑在其上，按壓使其粘牢，在室溫下放置一晝夜，待其干燥后稱量剩余的粉末，從而計算出1cm2牛皮紙所具有的催化劑用量。