1、- 0 -太阳光响应的光催化剂对废水中残余农药降解技术开发项目总结报告一、项目概况2015 年 08 月盐城师范学院与江苏苏滨生物农化有限公司申请的“太阳光响应的光催化剂对废水中残余农药降解技术开发”经省科技厅组织评审获得江苏省产学研前瞻性研究项目立项，项目编号为 BY2015058-04。项目负责人戴兢陶，省拨经费 15 万。本项目主要设计合成系列微纳米复合光降解催化剂，系统研究其可见光/太阳光对农药的光降解性能。通过优化和完善实验条件，克服或弥补其短板性能，筛选出高性能的太阳光降解催化剂。然后模拟残余农药废水、模拟太阳光源，测试不同方法合成的光催化剂的光降解效率、速率、循环降解及不同酸碱环
2、境中降解等性能，并与商用催化剂进行比较和评估，筛选出高催化活性的催化剂，研究和总结制备高性能光降解催化剂的条件，确定提高和改善其性能的关键因素和技术。2、项目实施情况该项目充分利用清洁无污染的绿色能源太阳光降解生产废水中残余的农药，无需添加其它难以去除的化学试剂，催化剂多次重复利用，实现低成本农药生产废水的处理，降解产物无中间物，最终降解为 CO2 和 H2O，无二次污染。项目的研发成果除了应用于农- 1 -药污水的处理，也可应用于印染、制药及养殖业的废水处理，此外还可进一步将这些光催化剂用于固废的处理，这有待于后续的技术开发。三、项目技术情况本项目所研发的银基光催化剂具有离子体共振效应，其能
3、够对可见光产生响应。在收到外界光线电磁影响时，产生静电回复力，电荷发生振荡，这一振荡频率与入射的电磁波频率相同时就形成了表面等离子体共振。在太阳光照射下，卤化银中的少量银离子会反应为银纳米粒子，并附着于颗粒表面。吸收的入射光线能量大于卤化银自身禁带宽度时，会激发卤化银产生光生电子和空穴对，光生电子迅速转移到银纳米粒子表面，抑制了电子空穴对的复合，产生的电子又与氧气生成氧负离子、其他活性氧物种和氧化有机污染物。此外，光生空穴也会和卤离子反应生成卤自由基，它可以与有机物发生氧化还原反应，使其转化为二氧化碳和水。本项目所研发的光催化降解水中污染物的技术。该技术的优点：(1)水中所含多种有机污染物均被
4、完全降解为 CO2、 H2O 等，无机污染物被氧化或还原为无害物；(2)不需要另外的电子受体；(3)催化剂具有廉价、 无毒、 稳定及可以重复使用等优点； (4)可以利用取之不尽、 用之不竭的太阳能作为光源激活光催化剂； (5)该法设备简单、 操作条件容易控制 、 氧化能力强、 无二次污染。四、合同任务指标完成情况按照江苏省科技项目合同和校企项目技术开发合同书要求，- 2 -认真落实项目进度计划要求，组建了项目研究精干团队，充分利用盐城师范学院基础化学实验教学示范中心和盐城师范学院分析测试中心的硬件条件，研究开发了太阳光响应的光催化剂对废水中残余农药降解的工艺路线，分析放大过程中各工艺参数对废水
5、降解的影响，确定了放大效应对生产工艺的影响，得到了降解废水中农药的最优工艺条件。该项目充分利用清洁无污染的绿色能源太阳光降解生产废水中残余的农药，无需添加其它难以去除的化学试剂，催化剂多次重复利用，实现低成本农药生产废水的处理，降解产物无中间物，最终降解为 CO2 和 H2O，无二次污染。项目的研发成果除了应用于农药污水的处理，也可应用于印染、制药及养殖业的废水处理，此外还可进一步将这些光催化剂用于固废的处理，这有待于后续的技术开发。项目研究过程中，已申请发明专利 8 件，其中授权 1 件，发表相关 SCI 收录的文章 4 篇五、项目绩效分析本项目光研发中从降解的中间产物和活性组分, 揭示了固
6、液界面的光催化机理、半导体表面的能级结构与表面态密度的关系，负载金属或金属氧化物的作用机理、光生载流子的移动和再结合的规律, 多电子反应的活化、有机物反应的活性与其分子结构的关系等。这对设计合成高效的光催化剂有着很好的指导作用。可方便的探究出性能优良的光催化剂。应用该光催化技术在机理和实际废水催化氧化动力学的研究基础，可优化设计光催化反应器, 并对催化过程- 3 -实行最优操作, 可开发高效多功能集成式实用的光催化反应器,使其成为一种新型有效的水处理手段 , 特别是在低浓度难降解有机废水的处理及饮用水中有害物质的去除方面发挥重要作用 。该技术具有结构简单 、 操作条件容易控制、 氧化能力强 、 无二次污染、 节能 、 设备少等优点, 具有广阔的工业化应用景。6、存在问题、有关建议及下一步研究设想光能利用率较低，其效率还会受催化剂性质和反应器的限制；废水中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过，会影响光催化效果。因此光降解前废水预处理悬浮物。
