光催化氧化PPT教学课件

CODcr质量浓度为650ｍｇ/Ｌ-1,有机磷 质量浓度为19.8ｍｇ/Ｌ-1的农药废水， 经375Ｗ中压汞灯照射4ｈ， CODcr去除 率为90%，有机磷将完全转化为ＰＯ43-。
含油废水
采用纳米级TiO2半导体光催化剂，以中压汞灯为 光源对含油污水的降解进行可行性研究。结果 表明:纳米级光催化剂TiO2具有较高的光催化降 解油的活性。污水初始ｐＨ值越小，油的降解 率越高；当TiO2与Ｆｅ3+或Ｈ2Ｏ2共存时，相同 光照时间条件下，油的去除率可提高5%～16%。 太阳能与人工光源并用处理现场低含油采油污 水时，光照2.5ｈ后可使污水中油的去除率达到 99%。仅利用太阳光降解油时，3ｈ后，油的去 除率达到98%。
瘾性小
O N
CH3 N
枸橼酸芬太尼
（掌握）
O OH
O
OH
O
OH HO
CH3 N
1
4
O
O
HCl CH3
氨基酮类
6-二甲氨基-4， 4-二苯基-3-庚酮 盐酸盐
4
23
5
HCl
C1 H3
O CH7 3
6
N CH3 CH3
盐酸美沙酮 （掌握）
•本品的C-6为手性碳，其左旋体镇痛活性 大于右旋体，临床使用外消旋体
例2
印染废水中所含的聚乙烯醇(ＰＶＡ)易溶于水, 是一种典型的难降解高分子聚合物。以250Ｗ 高压汞灯为光源,用通过光化学沉积法在TiO2表 面上担载1%Ｐｔ制备的催化剂对难降解高聚 物ＰＶＡ进行光解实验。发现该类催化剂在用 量为30ｇ/ｍ2时,光照1ｈ,ＰＶＡ的光解率可达 78.3%。
例3
均相体系中草酸铁的作用
以草酸铁为媒介，在H2O2存在的均相体系中 使有机物降解的方法已引起众多研究者的重 视。试剂草酸铁和H2O2价廉无毒，且草酸铁 能充分利用太阳光。据Safsrzadeh-Amiri等的 研究，草酸铁/H2O2/太阳光对三氯乙烯等有 机物的降解效率比TiO2/H2O2/太阳光的降解 效率至少要高出25～45倍。
液相条件下光催化氧化反应主要是通过 羟基自由基(·OH)反应进行的， ·OH是一 种氧化性很强的活性物质。光催化剂表 面的羟基化，是光催化氧化有机物的必 要条件。
三、反应器类型
光催化反应器按照光源的照射方式不同可分为 聚光式和非聚光式反应器。
聚光式反应器一般是将光源置于反应器的中央， 反应器成环状。这种反应器的光源多以人工光 源作为光源，光效率较高，但因光催化反应较 缓慢，因此耗电量巨大。
七、光催化氧化技术的应用
印染废水
例1
有人采用自制的TiO2膜和平板式固定床型光催化 氧化反应装置进行了印染废水的光催化氧化降解 试验。结果表明:在废水的ｐＨ值为6.0、Ｈ2Ｏ2 加入量为3 5ｍＬ和循环流量为228Ｌ/ｈ条件下， 其对ＣＯＤ的去除率可达68.4%，对色度的去除 率为89.1%，对阴离子表面活性剂的去除率为 87.45%，出水达到了国家规定的废水排放标准。 同时，处理后水中的泡沫可完全消失，亚甲蓝活 性物可减少87.45%，从而消除了泡沫对天然水 体的污染。
非聚光式反应器的光源可以是人工的也可是天 然的太阳光，一般为垂直反应面进行照射。因 此，反应面积较聚光式反应器的反应面积大得 多。
各类反应器的比较
光催化反应器按照催化剂的存在形式不 同可分为悬浮式和固定式反应器。
悬浮式是光催化剂颗粒分散于整个反应 器系统中。
固定式是光催化剂颗粒固定在载体上(如 反应器壁或尼龙丝网等)。
•代谢产物仍具镇痛作用，且作用时间较长
•为阿片受体激动剂，镇痛效果强过吗啡和 哌替定。
右丙氧芬 （熟悉） See P403
其他类
N N
HCl CH3
O
盐酸布桂嗪（熟悉）
9 10
8
7
S1
6 5
2
4
3
N
CH3 苯噻啶（熟悉）
四、光源
人造光源
理论上紫外光包括波长100～400nm，实践中 常用到180～380nm的的波段。在光催化氧化 研究中，高压汞灯、低压汞灯、杀菌灯、黑炽 灯等均被广泛应用。实验表明达到同样的降解 效率所需时间为水银灯<杀菌灯<黑光灯，表 明光源的放射波长越小反应器的降解效率越高。 目前，以净化水体为目的的高级氧化技术是以 应用紫外辐射为主。此种方式对分解有机物效 果显著，但需消耗电能，费用较高。
性质
酸碱两性既含有酸性的酚羟基，又有碱性的叔氨基团 易被氧化成伪吗啡（双吗啡）和N-氧化吗啡 酸性条件下稳定，PH 3-5 酸性条件下加热，生成阿扑吗啡 Marquis反应 本品加甲醛硫酸试液，显紫堇色 Frö hde反应 本品与钼硫酸试液反应呈紫色，继而变成兰色，
最后变成绿色
机制 作用与阿片受体，产生镇痛，镇咳，镇静作用。
二、光催化机理
光催化技术是利用半导体作为催化剂。 当用光照射半导体光催化剂时，如果光 子的能量高于半导体的禁带宽度，则半 导体的价带电子从价带跃迁到导带，产 生光生电子（e－）和光生空穴(h+)。
TiO2+hγ——e－ + h+
光生空穴具有很强的氧化性，可夺取半导 体颗粒表面吸附的有机物或溶剂中的电子， 使原本不吸收光而无法被光子直接氧化的 物质，通过光催化剂被活化氧化。
光催化氧化
一、引言
近年来，污染问题越来越引起人们的重视，政 府和各行业部门都采取了更加严格的控制标准 和措施。虽然已有不少污染处理方法应用于实 际生产中，但由于其本身的局限性，对于一些 有毒、难降解的生化废水，如农药、制药、造 纸和染料等企业所排放的污水仍缺乏行之有效 的技术方法。随着科技的不断进步，一些新的 水污染治理技术开始显露出其独特的效果，光 催化氧化就是其中一个典型的代表。
用于测量COD
基于KMnO4能获得光生电子从而提高半 导体光催化氧化能力的原理，建立了一 种用纳米ZnO-KMnO4协同体系光催化测 定化学需氧量(COD)的新方法 。结果和 标准高锰酸盐指数法(CODMn法)相符。
八、研究方向
设计高效反应器 设计高效光源 提高催化剂的催化活性即提高催化剂的
量子效率 与其它水处理技术联用，获取最佳的处
理效果
第六章 镇痛药和镇咳祛痰药
第一节、镇痛药
类型（掌握）
{ 吗啡生物碱类 半合成镇痛药 合成镇痛药
吗啡生物碱类
17
16 N CH3
10 D 9 H
1
11 15
B 14
8
2
12
A
13 C
7
HCl 3 H2O
34
HO
E O5
6H OH
盐酸吗啡（掌握）
第二种是填充式固定床型的固定技术，即将TiO2 烧结在载体(如砂、硅胶颗粒、玻璃珠、玻璃纤维 等)表面，然后将上述颗粒填充到反应器里。此类 固定技术虽可增大光催化剂与液相的接触面积(反 应速率比悬浮型光反应器还要高)，但载体颗粒较 小，还需进行繁琐的分离、回收过程。
TiO2改性
改进半导体催化剂和性能包括对催化剂进行表面 贵重金属淀积、金属离子掺杂、半导体的光敏化 和复合半导体的研制以提高TiO2的催化效率。贵 重金属在TiO2表面的沉积有利于提高光氧化还原 反应速率。掺杂特定金属离子有可能使催化剂吸 收波长延至可见光范围。将光活性化合物通过化 学吸附或物理吸附附着于TiO2表面，能扩大激发 波长范围,增加光催化反应效率，这一过程就是催 化剂的光敏化。若采用禁带宽度较小的半导体与 TiO2复合，则可能延展催化剂吸收光谱范围。增 强催化剂TiO2表面的酸性，这是提高光催化效率 的新途径 。
TiO2的显著优点是:能有效吸收太阳光谱中的弱紫 外部分，氧化还原性较强，在较大pH范围内稳定 性强，价廉无毒。但单纯的TiO2粉末由于存在着 光吸收波长范围狭窄、利用太阳光比较低、载流 电子复合率高、量子效率低等缺点，限制了它的 广泛应用。因此，围绕着提高TiO2光催化剂的活 性展开了广泛的工作，主要有：纳米级TiO2的研 制、TiO2固定、TiO2改性及复合材料的研究。
h+ + H2O—— ·OH + H+
h+ + Red——Red·+
光生电子的俘获剂则主要是吸附于催化剂表面 上的O2，具体的机理如下:
e－ + O2—— ·O2－
·O2－ + H+——HO2· 2HO2·——O2+H2O2 H2O2 +·O2－——·OH + OH－ +O2 可以看出，O2既可以抑制光催化剂上电子和空 穴的复合，提高反应效率，同时也是氧化剂， 可以氧化已羟基化的反应产物，是表面羟基自 由基(OH·)的另一个来源。
自然光源
自然环境中一部分近紫外光(290～ 400nm)极易被有机污染物吸收，在有活 性物质存在时就发生强烈的光化学反应 使有机物发生降解。太阳光中含有3%～ 4%的这种近紫外光，尽管这只占太阳光 的一小部分，但值得深入进行研究，
五、光催化降解的催化剂
非均相体系半导体催化剂
在非均相体系去污的半导体催化剂中，多为硫族 半导体材料，如ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＷＯ3、Ｓｎ Ｏ2等。TiO2(锐态型)被认为是最有效的催化剂。
光生电子具有很强的还原性，使得半导体 表面的电子受体被还原，还可以还原去除 水中的金属离子。但是迁移到表面的光致 电子和空穴又存在复合的可能，降低了光 催化反应的效率。
为了提高光催化效率，需要适当的俘获剂，降 低电子和空穴复合的可能性 。
水溶液中的OH－、水分子及有机物均可以充 当光生空穴的俘获剂，从而形成氧化能力极强 的自由羟基，具体的机理如下: h+ + OH－—— ·
喷他佐辛（镇痛新）
哌啶类
CH3
N
1
HCl
4
O
O
CH3
盐酸哌替啶