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[00767335]降解有机物的介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化方法

交易价格: 面议

所属行业:

类型: 非专利

交易方式: 资料待完善

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技术详细介绍

介质阻挡放电等离子技术是降解环境污染物的一种有效途径,已广泛应用于环境中有机物的降解。在介质阻挡放电等离子体系,在外电场作用下,电子从电场获得能量,高能电子与周围的气体及其水分子碰撞,使之激发和电离,产生电子雪崩,从而产生大量的•OH以及O3、•O、•N等活性物质,使有机污染物得到有效降解。由于•OH的氧化具有无选择性,在降解有机物的同时会有一部分•OH自身结合生成H<,2>O<,2>,为了充分利用这部分剩余的H<,2>O<,2>,在体系中加入Fe<,3>O<,4>作为催化剂形成介质阻挡放电等离子-类芬顿体系,提高•OH产量,另一方面,介质阻挡放电等离子电离空气会产生硝酸,pH值不断降低,为芬顿反应提供了合适的条件,无需额外加酸调pH,降低了成本;此外,Fe<,3>O<,4>因具有磁性可解决催化剂回收问题,减少铁泥产生。等离子放电的过程还会产生冲击波,且电子通过放电通道时,一些激发态原子和分子会自发的发射紫外辐射,为了充分利用这部分紫外辐射,降低能耗,在介质阻挡放电等离子体系中加入TiO<,2>光催化可达到该效果,然而传统的粉末TiO<,2>光催化技术存在催化剂难分离的问题,将TiO<,2>负载于Fe<,3>O<,4>上,制备成磁性光催化材料Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>,则可很好的解决催化剂分离、回收的问题。若将Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>投加到介质阻挡放电等离子体系中,形成集介质阻挡放电等离子、Fe<,3>O<,4>类芬顿、TiO<,2>光催化为一体的介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化方法,有效降解有机污染物,降低能耗。因此,制备具有磁性与光催化性能的Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>材料,投加至介质阻挡放电体系中,形成介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化体系,以进一步提高有机污染物的降解能力,减少能耗,具有积极的意义。该发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种能提高有机污染物降解效率、降低介质阻挡放电等离子的处理成本、提高催化剂回收率、减少铁泥产生的高效降解有机物的介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化方法。该发明是通过以下技术方案实现的:降解有机物的介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化方法,集介质阻挡放电等离子、Fe<,3>O<,4>类芬顿和TiO<,2>光催化于一体,组成介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化体系,对有机物进行高效降解,其具体操作步骤如下:(1)溶胶-凝胶法制备Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>磁性光催化材料:用溶胶-凝胶法在Fe<,3>O<,4>表面包覆一层具有光催化性能的TiO<,2>;取钛盐与无水乙醇加入反应器中,恒温水浴搅拌,滴加冰乙酸至反应器中,再将乙醇水溶液逐滴加入反应器中,调节pH值在2~4后,继续水浴搅拌并加入Fe<,3>O<,4>,超声分散,陈化得到湿凝胶,干燥得到干凝胶,备用;(2)组成介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化体系及对有机物进行降解:按照50~250mg/L的投加量,在有机污染物溶液中投加步骤(1)得到的Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>磁性光催化材料,则形成介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化体系,控制放电峰-峰值电压为11~14kV,初始pH值为3~11,初始电导率为50~1200μS/cm的条件下,对污染物进行有效降解。所述步骤(1)中,TiO<,2>的晶型为锐钛矿,TiO<,2>的掺杂量为10%wt.~20%wt.。所述步骤(1)中,钛盐为钛酸四丁酯,所需钛酸丁酯、乙醇、水和冰乙酸的体积比为2:10:1:1。所述步骤(1)中,恒温水浴搅拌的温度为25℃,用HNO<,3>调节pH值。所述步骤(1)中,超声时间为0.5~2h,超声功率为70W。所述步骤(1)中,陈化时间为12~24h,干燥温度为60~100℃,干燥时间为12~24h。该发明相对于现有技术的优点和积极效果如下:该发明采用溶胶-凝胶法制备Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>磁性光催化材料,制备出Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>中TiO<,2>的晶相为锐钛矿晶相,催化活性高,制备的操作简便,条件易控;以具有磁性的Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>作为催化剂,解决了催化剂难分离、易造成二次污染等问题。该发明介质阻挡放电等离子、Fe<,3>O<,4>类芬顿和TiO<,2>光催化结合,三体系相结合,大大提高了对有机污染物的降解能力,降低了污染物降解能耗,形成组合技术理论,为有机物的降解提供新的途径。该发明充分利用介质阻挡放电过程中产生剩余H<,2>O<,2>、产生紫外辐射及体系pH降低的特点:为类芬顿反应提供了合适的条件,无需额外加H<,2>O<,2>,无需额外加酸调pH;为TiO<,2>光催化提供了紫外辐射,无需额外添加光源。降低了成本,具有一定的工业推广价值。
介质阻挡放电等离子技术是降解环境污染物的一种有效途径,已广泛应用于环境中有机物的降解。在介质阻挡放电等离子体系,在外电场作用下,电子从电场获得能量,高能电子与周围的气体及其水分子碰撞,使之激发和电离,产生电子雪崩,从而产生大量的•OH以及O3、•O、•N等活性物质,使有机污染物得到有效降解。由于•OH的氧化具有无选择性,在降解有机物的同时会有一部分•OH自身结合生成H<,2>O<,2>,为了充分利用这部分剩余的H<,2>O<,2>,在体系中加入Fe<,3>O<,4>作为催化剂形成介质阻挡放电等离子-类芬顿体系,提高•OH产量,另一方面,介质阻挡放电等离子电离空气会产生硝酸,pH值不断降低,为芬顿反应提供了合适的条件,无需额外加酸调pH,降低了成本;此外,Fe<,3>O<,4>因具有磁性可解决催化剂回收问题,减少铁泥产生。等离子放电的过程还会产生冲击波,且电子通过放电通道时,一些激发态原子和分子会自发的发射紫外辐射,为了充分利用这部分紫外辐射,降低能耗,在介质阻挡放电等离子体系中加入TiO<,2>光催化可达到该效果,然而传统的粉末TiO<,2>光催化技术存在催化剂难分离的问题,将TiO<,2>负载于Fe<,3>O<,4>上,制备成磁性光催化材料Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>,则可很好的解决催化剂分离、回收的问题。若将Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>投加到介质阻挡放电等离子体系中,形成集介质阻挡放电等离子、Fe<,3>O<,4>类芬顿、TiO<,2>光催化为一体的介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化方法,有效降解有机污染物,降低能耗。因此,制备具有磁性与光催化性能的Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>材料,投加至介质阻挡放电体系中,形成介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化体系,以进一步提高有机污染物的降解能力,减少能耗,具有积极的意义。该发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种能提高有机污染物降解效率、降低介质阻挡放电等离子的处理成本、提高催化剂回收率、减少铁泥产生的高效降解有机物的介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化方法。该发明是通过以下技术方案实现的:降解有机物的介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化方法,集介质阻挡放电等离子、Fe<,3>O<,4>类芬顿和TiO<,2>光催化于一体,组成介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化体系,对有机物进行高效降解,其具体操作步骤如下:(1)溶胶-凝胶法制备Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>磁性光催化材料:用溶胶-凝胶法在Fe<,3>O<,4>表面包覆一层具有光催化性能的TiO<,2>;取钛盐与无水乙醇加入反应器中,恒温水浴搅拌,滴加冰乙酸至反应器中,再将乙醇水溶液逐滴加入反应器中,调节pH值在2~4后,继续水浴搅拌并加入Fe<,3>O<,4>,超声分散,陈化得到湿凝胶,干燥得到干凝胶,备用;(2)组成介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化体系及对有机物进行降解:按照50~250mg/L的投加量,在有机污染物溶液中投加步骤(1)得到的Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>磁性光催化材料,则形成介质阻挡放电等离子-类芬顿-光催化体系,控制放电峰-峰值电压为11~14kV,初始pH值为3~11,初始电导率为50~1200μS/cm的条件下,对污染物进行有效降解。所述步骤(1)中,TiO<,2>的晶型为锐钛矿,TiO<,2>的掺杂量为10%wt.~20%wt.。所述步骤(1)中,钛盐为钛酸四丁酯,所需钛酸丁酯、乙醇、水和冰乙酸的体积比为2:10:1:1。所述步骤(1)中,恒温水浴搅拌的温度为25℃,用HNO<,3>调节pH值。所述步骤(1)中,超声时间为0.5~2h,超声功率为70W。所述步骤(1)中,陈化时间为12~24h,干燥温度为60~100℃,干燥时间为12~24h。该发明相对于现有技术的优点和积极效果如下:该发明采用溶胶-凝胶法制备Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>磁性光催化材料,制备出Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>中TiO<,2>的晶相为锐钛矿晶相,催化活性高,制备的操作简便,条件易控;以具有磁性的Fe<,3>O<,4>-TiO<,2>作为催化剂,解决了催化剂难分离、易造成二次污染等问题。该发明介质阻挡放电等离子、Fe<,3>O<,4>类芬顿和TiO<,2>光催化结合,三体系相结合,大大提高了对有机污染物的降解能力,降低了污染物降解能耗,形成组合技术理论,为有机物的降解提供新的途径。该发明充分利用介质阻挡放电过程中产生剩余H<,2>O<,2>、产生紫外辐射及体系pH降低的特点:为类芬顿反应提供了合适的条件,无需额外加H<,2>O<,2>,无需额外加酸调pH;为TiO<,2>光催化提供了紫外辐射,无需额外添加光源。降低了成本,具有一定的工业推广价值。

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