钴系催化剂活化过硫酸盐的高级氧化技术课件.pptx

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1、钴系催化剂活化过硫酸盐的高级氧化技术PARTONE知识回顾PARTTWO活化概述PARTTHREE钴系催化PARTFOUR总结展望目录01知识回顾高级氧化技术传统高级氧化技术分类强氧化性自由基的产生新型高级氧化技术总结活化概述总结展望高级氧化技术（AdvancedOxidationProcess，简称AOPs）又称为深度氧化技术。分为传统高级氧化技术、新型高级氧化技术。知识回顾钴系催化传统高级氧化技术是以产生具有强氧化能力的羟基自由基(•OH)为特点，在声、电、光、热以及催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子

2、物质。新型高级氧化技术是以产生具有强氧化能力的硫酸根自由基(SO4-•)为特点，在热、紫外光、过渡金属（催化剂）等反应条件下降解有机废水。高级氧化技术知识回顾活化概述钴系催化总结展望臭氧氧化法超声氧化法芬顿氧化法传统高级氧化技术分类类芬顿氧化法光催化氧化法光化学氧化法臭氧催化氧化法湿式催化氧化法湿式氧化法超临界水氧化法超临界水催化氧化法电化学氧化法知识回顾活化概述钴系催化总结展望新型高级氧化技术特点是产生硫酸根自由基；SO4-•主要是由过一硫酸盐（PMS）和过二硫酸盐（PS）在热、紫外光照射、过渡金属离子（催化剂）等活化方式下产生。

3、传统高级氧化技术(•OH)传统高级氧化技术特点是产生羟基自由基；•OH主要是由H2O2、O3、超声、紫外光照射、空化空蚀等方法直接产生。强氧化性自由基的产生•OH的标准氧化还原电位(E0=+1.8～+2.7V)新型高级氧化技术(SO4-•)SO4-•的标准氧化还原电位（E0=+2.5～+3.1V）知识回顾活化概述钴系催化总结展望SO4-•与有机物作用机理电子转移研究人员对比研究了•OH与SO4-•的氧化机制，认为SO4-•与芳香族化合物是通过电子转移的方式。新型高级氧化技术活化过硫酸盐的高级氧化技术基于硫酸根自由基的高级氧化技术新

4、型高级氧化技术总结同义概念在中性条件下SO4-•具备更高的标准还原电位，而在酸性条件下对目标污染物具有更强的选择性。SO4-•与•OH相比的优势氢提取研究人员应用激光闪光光解法测定反应速率，证明了SO4-•与醇、醚、酯等的反应主要是通过氢提取。加成研究表明SO4-•主要是通过加成方式与含不饱和双键的烯烃类化合物反应。SO4-•具有更长的半衰期(4s，•OH的半衰期为1μs)，延长了与目标污染物的持续接触时间，从而能够更高程度地矿化水中的有机污染物。02活化概述热活化紫外光活化过渡金属离子活化活化概述总结展望基本原理：热活化方式主要

5、通过温度升高，提供足够的活化能迫使键断裂产生硫酸根自由基，发生下列反应:钴系催化热活化研究进展：热活化过硫酸盐的技术已被应用于处理土壤及地下水中的有机污染物质。在研究过程中,人们发现在不同温度下有机污染物质的降解效率不同,提高温度可提高热活化技术的效率。知识回顾活化概述总结展望基本原理：过硫酸盐在紫外光存在下产生分解如下：钴系催化紫外光活化研究进展：光活化过硫酸盐的方法可用于处理饮用水和污水,尤其是那些装有UV消毒系统的水厂。由于UV/S2O82-的高效性和S2O82-的高溶解性,这种方法还很适合于逆流的污水中去除难生物降解有机物。知

6、识回顾知识回顾活化概述钴系催化总结展望基本原理过渡金属离子(包括Fe2+、Cu2+、Mn2+、Ce2+、Co2+等)在常温下即可活化过硫酸盐产生SO4-•，见下式:过渡金属离子活化研究进展：相对于高温以及紫外光活化，常温下过渡金属离子活化过硫酸盐的技术更受到重视，并广泛用于各个方面。03钴系催化钴离子钴氧化物钴铁氧体固定化钴催化剂知识回顾活化概述钴系催化总结展望基本原理钴离子（均相催化）限速步骤：CoOH++HSO5−→CoO++SO4−•+H2O关键步骤：Co3++HSO5−→Co2++SO5−•+H2O研究进展自从1956年Bal

7、l和Edwards报道了Co2+能够催化分解PMS以来，直至2003年Co2+/PMS系统才被应用于水处理领域。虽然目前已发现多种过渡金属对PMS具有较好的活化性能，但是Co2+仍被认为是活化性能最好的过渡金属离子。虽然均相系统具有高效的降解性能，但是它也同时存在着诸多的局限性，如催化剂不易回收再利用等。而最大的局限性在于大多数过渡金属对环境不友好，如Co(II)能够引发哮喘、肺炎等健康以及生物毒性问题。知识回顾活化概述钴系催化总结展望CoO/CoO2/Co2O3/CoO(OH)/Co3O4常用于活化PMS的有：CoO/Co3O4钴氧

8、化物（非均相催化）钴氧化物分类活化效果CoO：溶解度0.313mg/100gH2O类似于均相反应，Co(II)易溶出。Co3O4=CoO+Co2O3Co2+/Co3+的氧化还原循环主要发生在Co3O4中的Co2O3表面上