石墨烯异质结增强光催化/臭氧耦合水处理技术的性能及机制研究

基本信息
批准号:21207042
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:廖高祖
学科分类:
依托单位:华南师范大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郑刘春,王熙,洪孝挺,邴吉帅,潘兆琪,曾俊喻
关键词:
石墨烯光催化臭氧氧化异质结
结项摘要

Ozonation has promising prospect in the advanced treatment of drinking and waste water.However, the wide application of ozonation is limited by the low utilization efficiency of ozone and mineralization capability. A new advanced treatment technology for drinking and waste water is developed in this research. For photocatalytic ozonation technology, TiO2/graphene (TiO2/RGO) heterojunction was employed to improve the utilization efficiency of O3 and mineralization ability. The heterojunction build between TiO2 and graphene could improve the photocharge separation and migration efficiency, which subsequently enhance the synergic effect between photocatalysis and ozonation. The photocatalytic ozonation technology based on TiO2/RGO heterojunction presents a new principle and method for improving the utilization efficiency of O3 and mineralization ability. The main content of this research are following: (1) The preparation and characterization of TiO2/RGO composite; (2) The performance of TiO2/RGO photocatalytic ozonation in water treatment (the degradation of organics, disinfection and sterilization, identification and optimization of important process parameters); (3) The stability and operation mode of TiO2/RGO composite in water treatment. From all the content described above, the synergic effect and mechanism of TiO2/RGO photocatalytic ozonation technology will be demonstrated,and the process method in water treatment will be established,whicn could supply a innovative technology for the advanced treatment of drinking and waste water.

臭氧氧化水处理技术在饮用水安全保障和废水深度处理回用中具有很好的应用前景,而较低的臭氧利用率和污染物矿化能力是该技术亟待解决的关键问题。为此,本项目拟研制基于TiO2/石墨烯异质结(TiO2/RGO)的光催化/臭氧耦合水处理技术,将异质结材料应用于光催化/臭氧耦合水处理技术中,利用TiO2/RGO异质结良好的光生电荷分离和迁移特性强化光催化和臭氧在水处理过程中的协同作用,从而建立提高臭氧利用效率和矿化能力的新原理和新方法。研究内容包括:(1)TiO2/RGO的制备与表征;(2)基于TiO2/RGO光催化/臭氧耦合技术在水处理过程中的特性研究;(3)TiO2/RGO的稳定性及运行方式研究。本研究将揭示TiO2/RGO异质结催化剂光催化/臭氧耦合处理污染物的协同机理和增强机制,建立在水处理过程中应用的工艺方法,为饮用水的安全保障及废水的深度处理回用提供一种高效的可实用化创新技术。

项目摘要

臭氧氧化水处理技术在饮用水安全保障和废水深度处理回用中具有很好的应用前景,而较低的臭氧利用率和污染物矿化能力是该技术亟待解决的关键问题。为此,本项目开展了基于石墨烯异质结(TiO2/RGO、g-C3N4/RGO)、石墨相氮化碳(g-C3N4)的光催化/臭氧耦合水处理技术,利用g-C3N4光生电子较强的还原能力,石墨烯异质结复合材料良好的光生电荷分离和迁移特性强化光催化和臭氧在水处理过程中的协同作用,建立提高臭氧利用效率和矿化能力的新原理和新方法。研究内容包括:(1)TiO2/RGO、g-C3N4纳米片、g-C3N4/RGO的制备与表征;(2)基于TiO2/RGO、g-C3N4、g-C3N4/RGO光催化/臭氧耦合技术在水处理过程中的特性研究;(3) TiO2/RGO、g-C3N4、g-C3N4/RGO的稳定性及运行方式研究;(4) 基于TiO2光催化臭氧耦合技术对石化二级出水的降解。.结果表明:在光催化臭氧耦合条件下,g-C3N4在可见光、模拟太阳光下对草酸的降解率分别是单独光催化和臭氧氧化加和的1.65和1.50倍;对双酚A的矿化率分别是单独光催化和臭氧氧化加和的2.17和1.92倍;TiO2/RGO复合材料对双酚A的降解率是单一TiO2的1.17倍;g-C3N4/RGO复合材料对草酸的降解率是单一g-C3N4的1.24倍。本研究揭示了TiO2/RGO、g-C3N4、g-C3N4/RGO三种催化剂在光催化/臭氧耦合处理污染物的协同机理和增强机制,建立在水处理过程中应用的工艺方法,为饮用水的安全保障及废水的深度处理回用提供一种高效的可实用化创新技术。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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