硅藻土负载纳米tio2材料深度处理氨氮废水地研究进展

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1、硅藻土负载纳米TiO2材料深度处理氨氮废水的研究进展随着城市人口的增长和工农业的发展，由各种废水排放引起的水体富营养化问题日益突出。我国的某些湖泊已经出现不同程度的富营养化。控制富营养化，必须控制氮磷的排放。废水中氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种形式存在。当污水中的有机物被降解时，其中的有机氮降解为氨氮。经活性污泥法处理的污水有相当量的氨氮排入水体，可以导致富营养化。因此，对废水进行二级处理时必须进行脱氮处理。目前工业上采用的主要方法有化学法和生物法两类。化学法有吹脱法和折点加氯法，吹脱法将水中的氨氮排放到大气中，对大气造成

2、污染，而且这些氨氮还会回到水体中；折点加氯法虽然可以有效的去除氨氮，但是氯的存在对人体是有害的。生物法脱氮的周期较长且对处理温度、时间有较高的要求。因此，研究开发新的氨氮深度处理方法和理论有非常重要的意义。自SNFrank等开拓性地将半导体材料用于光催化降解污染物取得了突破性的进展以来，光催化技术用于环境污染物的降解受到了国内外学者的广泛重视。目前要求对空气及水污染治理过程本身也应该是环保的，即不能产生对人体和环境有害的副产品。光催化的作用过程就具有“绿色”特征，如光催化剂的安全性，在室温或接近室温的温度下起作用，氧气的最终来源是

3、分子态氧等（比H2O2和O3等还弱的氧化剂）。在已被研究的催化剂中，TiO2被认为是较为理想的。但是，由于TiO2的强亲水性，在处理废水后难以回收，需要将其负载于一定的载体上或者制备成膜。经过载体负载或成膜处理后，催化剂的活性有所下降。常用的TiO2的光化学性能虽然较稳定，但其带隙能较大，达3.2eV，要在小于或等于387.5nm的紫外光下才能被激发。另外一个影响半导体光催化剂催化效率的重要因素是光生电子和光生空穴的复合。由于电子和空穴极易复合，势必会降低高活性氧化基团的产率，导致催化剂催化能力的下降。因此，必须对催化剂进行改性。

4、一般可采用两种方法进行改性：一种是对催化剂进行表面修饰；另一种是把催化剂制成纳米材料。TiO2催化剂经过适当的表面修饰能提高光生电子-空穴对的分离效率，降低其复合几率，有时还可拓宽其光激发响应范围，使其由短波区向长波方向移动甚至达到可见光区，为利用太阳能提供了一个有效的途径。TiO2催化剂的表面修饰主要有贵金属沉积、过渡金属离子掺杂、半导体复合、表面预处理、表面光敏化等。近年来，人们对超微颗粒特别是对纳米TiO2光催化剂的研究日益增多，国内也开展了许多研究。余锡宾等用溶胶-凝胶（Sol-Gel）法制备了粒径为10~20nm左右的T

5、iO2纳米颗粒，并详细介绍了TiO2纳米微粒的制备及其催化活性，以及TiO2纳米微粒尺寸效应与吸收特性的关系。霍爱群等用异丙醇钛酸酯-水-醇体系制备纳米TiO2，降解废水中的阿特拉津，降解率高达98.3%。同时，其采用Sol-Gel法制出无机非整比TiO2-x膜，经过可控气氛热处理后，可在膜表面形成较多亚稳相氧化空位缺陷，为催化表面提供了更多的吸附中心和反应活性位，因而表现出更高的催化反应活性。高濂等研究了纳米晶金红石相的光催化活性，发现量子尺寸的金红石比相同尺度的锐钛矿相二氧化钛具有更高的降解苯酚活性；他们还使用TiO2纳米晶光

6、催化降解铬酸根离子，结果表明锐钛矿型的催化活性最好。余家国等用溶胶凝胶法制备了锐钛矿型纳米TiO2粉体，经光降解甲基橙水溶液证明较普通TiO2的活性有很大提高。为了提高二氧化钛的光催化活性，许多研究者对其进行了改性研究。在其表面沉积贵金属被认为是一种有效的方法，如Ag、Ir、Au、Ru、Pd等共沉积修饰的也有报道，这些金属的沉积都在不同程度上提高了TiO2催化活性，但以Pt的修饰效果为最好。半导体中掺杂金属离子不仅可能提高半导体的光催化作用，还可能使半导体的吸收波长范围扩展至可见光区域。王剑波用Ce掺杂二氧化钛粉用于降解DDNP废

7、水，在可见光照射的前提下取得了很好的效果。另外，半导体复合、表面光敏化、强酸修饰、热处理也是提高二氧化钛的光催化活性的有效手段。施利毅等制备了SnO2－TiO2复合颗粒，其光催化活性较纯TiO2颗粒有较大提高；并认为这是因为不同能级半导体之间光生载流子的运输和分离。由于二氧化钛具有很强的亲水性，而且，超细二氧化钛容易团聚。所以，用于废水处理时，必须将其负载于一定的载体上才能使用。负载型TiO2的制备方法主要有溶胶－凝胶法、CVD法、偶联法、电泳法、自组装成膜法、水解－沉淀反应法、反应（磁控）溅射法以及脉冲激光沉积法等等。颜秀茹等制

8、备出TiO2/SiO2复合材料并将其应用于降解敌敌畏，结果表明，该材料的光催化敌敌畏的效果优于纯二氧化钛粉末。戴清等研究了载钛中孔二氧化硅分子筛的光催化性能，结果表明，在相同钛含量的情况下，复合材料的光催化性能随着载体孔径的增大而有所提高。美国专利