光催化在污水处理中的应用

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1、光催化在污水处理中的应用我国是联合国指定的13个贫水国之一，水资源匮乏。同时乂面临着严峻的水污染问题。水处理技术粗略分为两类：生物处理技术和物化处理技术。其中生物处理技术是废水浄化的主要工艺。随着工业的不断发展，环境污染日益严重，人们对环境的要求不断提高，传统水处理工艺屮的物理方法、生物方法往往不能得到满意的结果。光催化氧化技术是近20年才出现的水处理新技术。它起源于出现能源危机的上世纪七十年代。1972年日木的Fujishima和Honda发现氧化软单晶电极光解水生成氢气以来，多相-光催化氧化技术引起广泛的兴趣。光催化氧化法在环境保护上的应用已引起世

2、界各国高度重视，我国在这方而也加强了投资力度。近几年来，光催化氧化法以成本低、无二次污染的突出优点，己得到人们的普通认可。选择高效的催化剂，摸索最佳的操作参数，寻求最佳的解决方案,提高污水中有机物的分解率是我们研宄的目的，其在工业废水处理方面的应用潸力是巨大的。1977年S.N.Frand用氙灯作光源，发现TiO2、ZnO、CdS能有效催化CN-CNO-，Ti02、ZnO、CdS、Fe203能有效催化S032-为S042-,并且在Ti02光催化降解有机物方面也取得了满意的效果，从此，光催化氧化有机物技术的研究工作取得了很大进展，出现了众多的研究报告。八

3、十年代后期，随着对环境污染控制研宄的日益重视，光催化氧化法被应用于气相和水相中一些难降解污染物的治理研究，并取得了显著的效果。根据已有的研宂工作，发现卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、其它烃类、酚类、染料、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应，最终生成无机小分子物质，消除苏对环境的污染以及对人体健康的危害。对于废水中浓度高达每升几千毫克的有机污染物体系，光催化降解均能有效地将污染物降解去除，达到规定的环境标准。目前环境中存在的主要污染物几乎均已尝试用光催化氧化法进行分解。目前，研宄最多的半导体材料有Ti02

4、、ZnO、CdS、W03、Sn02等。由于Ti02的化学稳定性高、耐腐蚀，且具有较深的价带能级，催化活性好，可以使一些吸热的化学反应在光辐射的Ti02表面得到实现和加速，加之Ti02对人体无毒无害，且成本较低，所以主要以纳米二氧化钛的光催化研宄为主。其中，Ti02光催化反应机理包括光激发过程、吸附过程、复合过程、捕集过程、其它自由基反应、羟基自由基氧化有机物等六个过程。光催化氧化法就是利用半导体的特性，在光的照射下吸附光子起催化剂的作用，生成反应基氧化有害化合物，并使之矿化，把有害化合物分解为二氧化碳、水和无机盐。由于二氧化钛具有较深的价带能级，带隙较

5、宽(3.2cV),光催化活性最好，能使反应在光照射的二氧化钛微粒表面实现和加速，并丑它的化学性能和光化学性能十分稳定，耐强酸强碱，耐光腐蚀，无毒性，因而选择TiO2作为光催化剂。光催化降解，一般可分为均相、多相两种类型。均相-光催化降解主要以及沁02为介质，通过光助-芬顿(photo-Ecnton)反应使污染物得到降解，此类反应能直接利用可见光：多相-光催化降解就是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，同吋结合一定能量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子-空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴作用，生成.OH等氧化性极强的自由

6、基，再通过与污染物之间的羟基加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿化，最终生成C02,H、0及其他离子如N03-、P013-、S0.«2、Cl等。光催化应用的前景目前有关光催化降解研究的报道中，以应用人工光源的紫外辐射为主，它对分解有机物效果显著，但费用较高，且需要消耗电能。因此，国外研宂者均提出开发向然光源或向然、人工光源相结合的技术，充分利用可再生淸洁能源，发挥光催化降解在环境污染治理屮的优势。光催化降解在环境污染治理方而的应用尚处于起步阶段，而且目前还存在诸多需要研究解决的问题，如：提高半导体催化剂的光催化活性以便充分利川太阳能，制造价廉

7、、实川，能够满足一定规模的污水处理反应装置，科学优化光催化降解的条件等。但光催化降解法具有可在常温常压下进行，可利用太阳能的优点，光敏半导体具有来源广、价格低、回收利用技术简单，污染治理彻底等优点。总之，光催化技术为彻底解决水污染提供了新思路和新方法，它在环境污染治理屮有广阔的应用前景载铜活性炭催化氧化深度降解石油污水中的COD石油污水处理中使COD达标排放一直是环境治理的一火难题。前人研究过复合催化氧化法降解有机废水、染料废水、农药废水屮COD的方法，但不适宜于石油污水中COD的深度降解。本文基于活性炭对石油污水中石油类、羰基、羟基、胺基等影响COD

8、值的微量有机污染物的吸附富集作用，将其进行活化处理后，用7.5%Cu(N03)2溶液浸渍，并在