TiO2／活性炭光催化降解甲醛研究进展

光催 化 降 解 具 有 很 好 的 效 果 ， 显 优 于 纯 明 ＴＯ 】 ｉ２ 。张长斌等通过掺杂 Ｐ，ｈ Ｐ ｔ ，ｄ和 Ａ 等 ４ Ｒ ｕ 种贵金属制备催化剂 ， 并考察其对 甲醛 的催化氧 化活性 ， 发现 ５ 种催化剂（ 包括未掺杂的 Ｔ ： 对 ｉ） Ｏ 甲醛 的氧 化 活 性 由高 到 低 分 别 为 Ｐ ＴＯ ｔ ｉ：＞ ／ Ｒ ／ ｉ２ ｄＴＯ ｈ ＴＯ ＞Ｐ／ ｉ２＞Ａ ／ ｉ２＞ＴＯ ， ｔＴＯ ｕ ＴＯ ｉ２ Ｐ／ ｉ２表 现 出极佳 的催化氧化 甲醛活性 ， ０ ０ 空 在５ ０ ｈ ０
降解有机物均可被有效去除或降解 ， 且在较短 的
时间内效果非常显著 。光催化氧化法中可采用多 种催化剂 ， 最常用的是 ＴＯ 。ＴＯ 晶型结构可分 ｉ ｉ
收稿 日期 ：０ １—０ ２１ ４—２ 。 １ 作者简介 ： 丹 ， 崔丹 硕士研 究生 ， 究方 向为 炭材料研究 与应 研
用。
Ｃ ： Ｈ Ｏ等无 机 小分 子 。 Ｏ 和 ：
位 。１８ 年美 国国家职业安全与卫生研究所 Ｊ ９１ 将 甲醛作为可疑致癌物 ， ｏ 】２ ４年国际癌症研究 ０
中心（Ａ Ｃ 公布甲醛能引起鼻腔癌和鼻窦癌 ， ＩＲ ） 并 将 甲醛列为致 癌物【 。 目前处 理 甲醛废 水 的主 ４ 】 要方法 有芬顿 法 、 】超声 联合氧化法 、 ” 湿式 氧化法 、 ］光催 化氧化法 等高 级氧化技术 ， 以及二 氧化 氯法¨ 蒸 汽 吹脱 法¨ 生物 处理 引、 引、 法¨ 石灰法¨ 吸附法等。 、 引、 现有的处理方法各有其优缺点 ， 高级氧化技术 效果显著但运转费用较高， 氧化剂消耗量大； 蒸汽 吹脱法投资和运行费用少， 操作简单 ， 适用于小型 企业 ， 理后 的污染物浓度 很低 ， 存在 二次 污染 ， 处 不 但只适合处理很高浓度的甲醛废水 ； 作为新兴的废 水处理 技术 ， 氧 化氯 法 方 面 的研究 也 不 多 ； 物 二 生 处理法操作难度较大 ； 吸附法易于操作 ， 成本低 ， 但 吸附容量仍有一定限制。将高级氧化过程与传统 工艺相结合是近年来高级氧化技术 的应用方 向， 可 以结合 各种工 艺方法 的优点 ， 从经济上 还是 从 不论 实际操作方面 ， 都可能更符合实际需要¨］ ’ 。
２ １ 年 ６月 ０１
崔丹丹等 ． ｉ 活性 炭光催化降解 甲醛研究进展 ＴＯ／
Ｔ Ｏ ／ 性 炭 光 催 化 降解 甲醛 研 究进 展 ｉ２ 活
崔丹丹 ， 蒋剑春
（ 中国林业科学研究 院林 产化学工业研究所 ， 南京 ２ ０ ４ ） １０ ２
［ 摘
ห้องสมุดไป่ตู้
要 ］ 综述 了 Ｔ ： ｉ 光催化降解 甲醛 、 Ｏ 活性 炭吸 附甲醛 以及 二者相结 合 的负载 型催化剂
石
油
化
工
进
展
ＡＤＶＡＮ Ｅ Ｉ Ｉ Ｅ Ｐ Ａ Ｃ Ｓ Ｎ Ｆ Ｎ ＥＴＲＯＣ ＥＭＩ ＡＬ Ｈ Ｃ Ｓ
第１ ２卷第 ６期
一
（ 例如 ：Ｃ ２ Ｏ， 产物
１ 二 『
反应物
图 １ 锐 钛矿 型 Ｔ Ｏ： 催化 机理 示意 图 ｉ 光 １ ２ 研 究现 状 ．
近年来 ， ＴＯ 光催化氧化技术用于 甲醛污 将 ｉ 染处理方面的研究有很多。何俣等采用溶胶 一 凝 胶法与聚 乙二 醇 ４０ Ｐ Ｇ） 孔剂相 结合 的方 ０ （Ｅ 造 法， 在玻璃珠上制备 了具有高催化 活性 和长催化 寿命 的 ＴＯ 中孔纳米薄膜光催化剂 ， ｉ： 可在一周 内 将 甲醛 降解 】 。杨 庆 等采 用 不锈 钢 丝 网负 载 Ｔ ： ｉ 多孔性薄膜光催化剂 ， Ｏ 在间歇式光催化反应
自 １７ ９４年 Ｆｊ ｈｍ ｕｉ ｉａ和 Ｈ ｎａ发 现 ＴＯ ｓ ｏｄ ｉ２在
或
ＨＣＯＯＨ ＋ｈ
．
光照条件下可将水分解为 Ｈ 和 ０ 后 ， ： 光催化技
术被 迅 速应 用 于废水 处 理 【 １ 引。实 践证 明 ， 多 难 众
Ｈ ＋ ・ ＣＯ２一
ｃ ， ｈ ｃ 。 ｏ 一 兰： ｏ ： 二
一
疫力 ， 影响中枢神经系统 ， 改变体 内酶活性 ， 高浓 度 的甲醛会刺 激眼结膜 、 呼吸道黏膜 ， 引起结膜 炎、 咽喉炎 、 喘、 气 管炎 和变 态反 应性 疾病 哮 支 等… ， 在我国有毒化学 品优先控制名单上居第 ２
光 催化 特性 是 由它 的特 殊 能 带 结 构 决定 的 ，ｉ ＴＯ
ＨＣ ＨＯ ＋ ・ Ｈ —＿ ＋ Ｃ Ｏ ＿ ・ ＨＯ ＋Ｈ２ ０
・
Ｃ ＨＯ ＋・ ＯＨ —— ＨＣ ＯＯＨ
Ｈ
・
Ｃ ＨＯ ＋ ・ 一 Ｏ２
ＨＣ 一 Ｏ３ —
｝
ＨＣ ＯＯＯＨ
ＨＣＯ ＯＨ Ｈ２ ＋ ・ Ｏ２ Ｏ Ｃ 一
１ １ 催化 氧 化机 理 ．
ＨＣ ＯＯＨ ＋ ・ ＯＨ 叫
的能带结构 由一个填满 电子的低能价带和一个空 的高能导带构成 ， 价带 和导带之 间的区域大小称 为禁 带 宽 度 ， 钛 矿 型 ＴＯ 锐 ｉ：的 禁 带 宽 度 为 ３２ｅ 。许多学者对 ＴＯ ． Ｖ ｉ 的光催化 氧化机理进 行 了研究 驯 ， 示 意 图 如 图 ｌ所 示。当 其 ＴＯ 受到能量不低于禁带宽度的光照射时 ， ｉ 产生 高活性的光生 电子 （ 一 和光生空穴 （ ） 迁移 ｅ） ｈ ， 到 ＴＯ 粒子表面 ， ｉ： 并分别被溶液 中的有机物和溶 解氧等俘获 ， 生成氧化 能力及反应活性极强 的羟 基 自由基等 ， 从而将水体 中的有机物直接 氧化为
１ ｏ：的光催 化 氧化 性
研究人员对 ＴＯ 光催化氧化 甲醛 的机理进 ｉ 行 了很多研究 ， 推测其机理 为乜 引：ｉ ＴＯ 光催化 降解甲醛气体时， 活性 ・ Ｈ和 ・ 共 同起氧化作 Ｏ Ｏ一 用， 先将甲醛氧化为羧酸 ， 最终降解为二氧化碳和
水 。反 应 式如下 所示 ：
ＴＯ 甲醛 ｉ： 光催化
ＴＯ ／ ｉ 活性炭处理 甲醛 的研究进展 ， 总结 了 ＴＯ／ ｉ： 活性炭处理 甲醛技术 目前仍存在 的主要 问题 。 ［ 关键词 ］ 活性炭
甲醛被 广 泛应 用 于 医药 行 业 、 革 工 业 和造 皮 纸业等 ， 研究表 明甲醛能够影响并降低动物的免
为金红石型、 锐钛矿型和板钛矿型 ， 前两者具有催 化氧化活性 ， 其中锐钛矿型具有更好 的催化氧化 效果 ， 因此基于提高催化活性的考虑， 光催化过程 般多 选取 锐钛 矿 型 ＴＯ 作 为 催 化 剂 。ＴＯ ｉ： ｉ 的