光催化技术在水处理中的应用探究

光催化氧化技术在水处理领域的应用及存在的问题

摘要：本文主要介绍光催化氧化反应机理、及其在处理染料废水、农药废水、含油废水、造纸废水、含表面活性剂废水等方面的应用, 并对其目前存在的问题进行了简单的阐述。

关键词：光催化氧化氧化技术

1 前言

随着科技的高速发展和人类文明的进步，各种环境污染越来越严重，其中水污染尤为引起全球范围内的广泛重视。 目前许多国家的地表水和地下水均受到不同程度的污染,水污染物主要来自工业、农业以及生活污水。当前水处理中常采用的方法是物化法和生化法，具有工艺成熟,易于大规模工业化应用的优点。然而,这些方法只是将污染物从一相转移到另一相，或是将污染物分离、浓缩， 并没有使污染物得到破坏而实现无害化。 这不可避免地带来废料和二次污染, 而且适用范围有限, 成本也比较高。近年来, 有关污染物治理研究方面已逐步转向化学转化法, 即通过化学反应使污染物受到破坏而实现无害化。因此, 开发能将各种化学污染物降解至无害化的实用技术( 尤其是污水处理和空气净化) 成为各国科研工作者的重要研究内容。

光催化氧化技术( Photocatalytic Oxidation )是一种高级氧化技术( advanced

oxidation process,AOP) 。光催化剂在光照的条件下能够产生强氧化性的自由基, 该自由基能彻底降解几乎所有的有机物，并最终生成H2O、CO2 等无机小分子， 加上光催化反应还具有反应条件温和, 反应设备简单, 二次污染小，操作易于控制, 催化材料易得, 运行成本低, 可望用太阳光为反应光源等优点, 因而近年来受到广泛关注。

1972 年, Fujishima 等在《Nature 》上发表了“Electrochemical potolysis of water

at asemiconductor electrode”一文, 揭开了光催化氧化技术的序幕。1976 年, Cr aey [ 4]

光电催化水处理

光电催化水处理是一种新型的水处理技术，它利用光电催化剂在光照下产生的电子和空穴，促进水中有害物质的氧化还原反应，从而达到净化水质的目的。这种技术具有高效、环保、节能等优点，已经成为当前水处理领域的研究热点之一。

光电催化水处理的原理是利用光电催化剂吸收光能，产生电子和空穴，电子和空穴在催化剂表面发生氧化还原反应，从而分解水中的有机物和无机物。光电催化剂的种类有很多，常用的有二氧化钛、氧化锌、氧化铜等。其中，二氧化钛是应用最广泛的光电催化剂，因为它的光催化活性高、稳定性好、成本低等优点。

光电催化水处理技术的优点主要有以下几个方面：

1. 高效：光电催化水处理技术可以在短时间内将水中的有害物质分解，处理效率高，可以达到较高的净化水质效果。

2. 环保：光电催化水处理技术不需要添加任何化学药剂，不会产生二次污染，对环境没有任何危害。

3. 节能：光电催化水处理技术只需要利用光能，不需要外部能源，因此能够节约能源，降低成本。

4. 可控性强：光电催化水处理技术可以根据不同的水质特点和处理要求进行调节，具有较强的可控性。

光电催化水处理技术的应用前景非常广阔，可以应用于饮用水、工业废水、农业排水等领域。目前，该技术已经在一些国家和地区得到了广泛应用，例如日本、美国、欧洲等地。在中国，光电催化水处理技术也逐渐得到了重视和应用，但是还需要进一步的研究和推广。

总之，光电催化水处理技术是一种高效、环保、节能的水处理技术，具有广阔的应用前景。随着科技的不断进步和发展，相信这种技术将会在未来的水处理领域中发挥越来越重要的作用。

光催化材料的制备和应用

随着环境问题日益严重，光催化技术受到越来越广泛的关注。光催化技术是利用光催化材料（例如纳米材料）吸收光能并在可控条件下引发氧化还原反应，分解和去除环境污染物。本文将介绍光催化材料的制备方法和应用。

一、 光催化材料的制备方法

1. 水热法

水热法是一种制备纳米材料的常用方法。该方法使用高温和高压的水溶液中的化学反应来制备材料。在水热反应过程中，由于水的物理性质和化学性质的改变，溶液的离子效应和缩微效应显著增强，从而形成纳米级晶粒。水热法制备的材料通常具有较高的比表面积和良好的催化活性，适用于生产具有高级功能的纳米材料。

2. 溶胶凝胶法

溶胶凝胶法是将溶解或分散于液相中的原料材料引入到含有表面活性剂或聚合物的溶胶中，形成胶体后，通过热处理或干燥处理，形成所需的材料。溶胶凝胶法可以制备具有复杂形态和结构的纳米材料，如纳米三角形、纳米棒等。该技术具有良好的可控性和灵活性，适用于不同类型的纳米材料的制备。

3. 化学共沉淀法

化学共沉淀法是将两种或多种溶液混合反应，同时生成两种或多种固体沉淀物，通过沉淀的共生、交互作用等反应过程，形成具有特定结构和形态的纳米材料。化学共沉淀法可以制备大量高质量的纳米材料，并且适用于多种形态和结构的纳米材料。

二、 光催化材料的应用

1. 水处理

水处理是光催化材料的广泛应用领域之一。光催化技术可以去除水中有机污染物、氨氮和重金属等污染物。具有这种应用的光催化剂通常是由纳米晶体（例如二氧化钛，氧化锌）对紫外线光辐射敏感，可以用于清洁水源、水处理废水等。

2. 空气净化

空气净化是另一个光催化材料的广泛应用领域。光催化剂可以分解有害气体分子，如甲醛、二氧化碳和一氧化碳等。具有这种应用的光催化剂通常是由纳米材料和其他添加物组成的复合材料，可用于净化室内和室外空气、制造汽车尾气处理系统等。

3. 催化剂应用

光催化技术也可以用于催化剂应用领域。例如，可将光催化剂制成小颗粒并加入到催化反应中，这种板块催化剂不仅具有高催化活性，而且具有较好的热稳定性。

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