光催化降解废水技术的研究和应用

第１１卷第２期　２０１２年３月　漯河职业技术学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｕｏｈｅ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖｏ】．１１　ＮＯ．２　Ｍａｔ．２０１２　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７８６４．２０１２．０２．０２８　

纳米ＴｉＯ２光催化在废水处理中的应用研究　

郑学锋　

（许昌卫生学校，河南许昌４６１０００）　

摘要：纳米ＴｉＯ，主要用于中低浓度废水处理、小空间空气净化料表面自清洁、重金属回收、固体废物处理等　领域，与传统除污工艺相比，具有无毒、安全、稳定性好、催化活性高、见效快、能耗低、可重复使用等优点，纳米ＴｉＯ：　

是近年来环保领域中研究最多、最具发展前景的高新技术材料之一。介绍了纳米ＴｉＯ　的光催化机理，概述了光催　化技术在处理含油废水、含药废水、印染废水、造纸废水、含氮有机废水、氯代有机废水、含酚废水等方面的最新应　用研究进展，指出了其在废水处理中还存在阳光效率低、回收再利用困难、降解效率有限等问题。　

关键词：纳米ＴｉＯ　；光催化；废水处理　中图分类号：ＴＢ３８３；Ｘ７０３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１－７８６４（２０１２）０２－００６７－０３　夺・夺・　・夺・夺・　・　・夺・夺・　・夺・孛・夺・夺・夺・　・夺・孛・夺・　・夺・　・夺・孛・夺・夺・夺・夺・　・夺・夺・夺・夺・孛・夺・牵・夺・牵・夺・÷・寺－寺・夺・夺・÷・孛・　

０前言　

纳米材料又称为超微颗粒材料，纳米材料是纳米科技　

发展的重要基础，是纳米科技最为重要的研究领域。纳米　材料由纳米粒子组成，结晶粒度为纳米级（１—１００　ｎｍ）的　多晶材料，即三维空间尺寸至少有一维处于纳米量级。纳　

米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在１—１００　ｎｍ间的粒　子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，其结构既　不同于体块材料，也不同于单个原子。纳米材料一般分为　

纳米颗粒、纳米薄膜（多层膜和颗粒膜）和纳米固体。　随着现代工农业的迅猛发展，产生了大量污染物，大　部分以废水的形式排放到环境中去。多年来，研究人员采　用了包括生物处理、化学处理、热处理等方法应用于废水　

２００６年１２月　ｒｊ（）２光催化剂在处理有机废水、废气中的应用研究　１５　

ＴｉＯ２光催化剂在处理有机废水、废气中的应用研究　

刘在青　肖隆海　王科军　徐建平　

（赣南师范学院江西赣州３４１０００）　

摘要：概述了　ｎ０２光催化降解有机废物中所含有的芳香族有机物、含氯有机物、含　

氧有机物、含氮有机物、甲醛、苯、苯酚等物质的机理与应用和提高有机废物光催化降解效　

率的途径，并对Ｔｊ　光催化技术处理有机废物的发展动态进行了展望。　关键词：　ｒｉ　光催化剂　催化降解　有机物　废水废气。　

含氯有机物、芳香族有机物、醇、醛、酮、链烃、及含　

硫、含氮等有机物是目前国内外废水、废气的主要污染　

物和环境污染的主要源泉之一，也是环境综合治理的　

重点和难点。常规处理农业废水、废气的物理、化学、　

生物等方法，虽然能够进行污染物的处置和有害物质　

的转化分解，但废水、废气的种类繁多，废水、废气中某　些有机污染物不能有效去除彻底，有的甚至还会产生　

二次污染，难以达到排放标准要求。因此，探求高效、　

经济和处理彻底的方法技术有着重要的现实意义。自　

Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ和Ｈｏｎｄａ发现ＴｉＯ２电极上能发生光电解水现　

象以及１９７６年Ｊ・Ｈ・Ｃａｒｒｙ报道　水浊液在近紫外光　

的照射下，可使多氯联苯脱氯以来，　ｒｉ（，２光催化技术不　

仅以其化学活性高、安全无毒、价格低廉、操作简便、应　

条件温和、无二次污染的突出优点，在废水、废气处理　

中受到普遍重视。而且因　Ｂｏ２光催化能有效地将有机　

污染物转化为ｃ０２、Ｈ２０、Ｐ０４３一、ｓｏ４　、Ｎｏ３一、卤素离子　

等无机小分子物质和去除许多难降解或用其他方法难　

以去除的如氯仿、多氯联苯、有机磷化合物、多环芳烃　

等物质。成为环境科研工作者关注与研究报道的热　点。本文仅就近年来　ｒｊ０２光催化降解有机废水、废气　

中的研究现状和进展作一番综述。　

１　Ｔｉｏ２光催化降解农业废水、废气的机理　

（】２是一种Ｎ型半导体，具有光敏导电性，其粒子　

第３１卷第９期　２００６年１２月　环境科学与管理　ＥＮＶＩＲＯＮＭ蕾ＮＴＡＬ　ＳＣ匝ＮＣＥ　ＡＮＤ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．９　Ｄｅｃ．２ＯＯ６　

文章编号：１６７３—１２１２（２００６）０９－０１１３—０３　

光、电催化氧化降解染料废水的研究　

刘凤丽　

（１．大连市环境科学设汁研究院，辽宁大连１１６０２３）　

摘要：在光催化荆的参与下，光催化产生－ＯＨ、－Ｏ　等自由基，电催化产生・ＯＨ、ＯＨ一等自由基，这些自由基是水系中存　在的氧化能力最强的氧，ｆ￣ＣＦ，ｌ。本实验将光、电协同催化应用于直接深兰Ｌ废水的处理上，研究了影响染料废水脱包（降解）的　

有关因紊。表明了在电场作用下，光催化氧化的效果将得到加强，从而大大提高了染料废水的降解速率。　关键词：光催化；电催化；氧化；降解；外加电压　中围分类号：Ｘ７０３　文献标识码：Ａ　

利用光、电、声、磁及无毒试剂催化氧化技术处理有机　

废水，是当前世界水处理技术相当活跃的研究领域。以粉　

末态半导体　ＦｉＯ　、ＺｎＯ等为催化剂的光催化氧化水中有机　

污染物研究发展较快，后来，提出了使催化剂固定的方法，　

选用的载体有玻璃、海砂、陶瓷等等。本研究在国内首次　

将电场引入到染料废水及含农药废水的处理中，形成了　

光、电催化氧化这一新颖的废水处理方法，强化了光催化　

氧化过程，加速了废水ｒｆ｜有机污染物的降解。　

１　研究方法　

Ｉ．１试剂　

染料，直接深兰Ｌ，天津市化工原料公司产；ｒｒｉＯ！，分　

析纯，锐钛型，北京益利精细化学品有限公司产；Ｈ。０　，分　

析纯（含量３０％），丹东市塑料助荆一　产；ＮａＯｌｑ、ＨＣ１，分　

析纯，大连无机化工厂产。　

１．２仪器设备　

图１试验装置示意图　ｓＧ—Ｉ型多功能光化学反应装置，由我院自行设计、　研制的中间试验、研究设备。其反应釜容积为０．３ｍ　，内　

装有２１×４０Ｗ直管式低压汞灯，紫外光可直接照射在被　处理的溶质上。ｐＨ值、温度、流量等均自动显示。其中，　

TiO2光催化原理和应用

WORD格式整理

一.前言

在世界人口持续增加以及广泛工业化的过程中，饮用水源的污染问题日趋严重。根据世界卫生组织的估计，地球上22%的居民日常生活中的饮用水不符合世界卫生组织建议的饮用水标准。长期摄入不干净饮用水将会对人的身体健康造成严重危害,世界范围内每年大概有200万人由于水传播疾病死亡。水中的污染物呈现出多样化的趋势，常见的污染物包括有毒重金属、自然毒素、药物、有机污染物等。常规的饮用水净化技术有氯气、臭氧和紫外线消毒以及过滤、吸附、静置等，但是这些方法对新生的污物往往不是非常有效，并且可能导致二次污染。包括我国在内世界范围内广泛应用的氯气消毒法，可能在水中生成对人类健康有害的高氯酸盐。臭氧消毒是比较安全的消毒方法，但是所需设备昂贵；而紫外线消毒法需要能源支持，并且日常的维护都需要专业的技术人员；吸附法一般需要消耗大量的吸附剂，使用过的吸附剂一般需要额外的处理。这些缺点限制了它们的应用范围，迫切需要发展一种高效、绿色、简单的净化水技术。

自然界中，植物、藻类和某些细菌能在太阳光的照射下，利用光合色素将二氧化碳（或硫化氧）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）。这种光合作用是一系列复杂代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。光化学反应的过程与植物的光合作用很相似。光化学反应一般可以分为直接光解和间接光解两类。直接光解为物质吸收能量达到激发态，吸收的能量使反应物的电子在轨道间的转移，当强度够大时，可造成化学键的断裂，产生其它物质。直接光解是光化学反应中最简单的形式，但这类反应产率一般较低。间接光解则为反应系统中某一物质吸收光能后，再诱使另一种物质发生化学反应。

半导体在光的照射下，能将光能转化为化学能，促使化合物的合成或使化合物(有机物、无机物)分解的过程称之为半导体光催化。半导体光催化是光化学反应的一个前沿研究领域，它能使许多通常情况下难以实现或不可能进行的反应在比较温和的条件下顺利进行。与传统技术相比，光催化技术具有两个最显著的特征：第一，光催化是低温深度反应技术。光催化氧化可在室温下将水、空气和土壤中有机污染物等完全氧化二氧化碳和水等产物。第二，光催化可利用紫外光或太阳光作为光源来活化光催化剂，驱动氧化－还原反应，达到净化目的，对净化受无机重金属离子污染的废水及回收贵金属亦有显著效果。