光电催化技术在有机废水处理中的研究进展

PlatingandFinishingdoi：10．3969／j．issn．1001-3849．2014．01．004光电催化技术在有机废水处理中的研究进展李杨，赵曼曼，姚颖悟(河北工业大学化工学院电化学表面技术研究室，天津300130)摘要：光电催化技术是一种以电化学法作为辅助的光催化氧化技术。特别对难以降解的废水中有机物具有强大的催化功效，是21世纪研究有机废水降解的发展方向之一，具有广阔的发展空间。综述了光电催化技术的主要机理、半导体光电极的种类及其对几种典型有机污染物的降解效果，展望了光电催化废水处理技术的发展前景。关键词：光电催化；光电极；有机废水；降解中图分类号：TQl5文献标识码：AResearchProgressofPhotoelectrocatalysisTechnologyinOrganicWasteWaterTreatmentLIYang，ZHA0Man—man，YAOYing—WU(ElectrochemicalSurfaceTechnologyResearchLaboratory，SchoolofChemicalEngineeringandTechnol—ogy，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China)Abstract：Photoelectrocatalysistechnologyisakindofphotocatalyticoxidationtechnologyassistedwithelectrochemicalmethod．Ithasspeciallypowerfulcatalysisefficiencyindegradingtheorganicmatterinwastewater．Itisadevelopmentaldirectionofstudyorganicwastewaterdegradationin21stcentury，andhasbroaddevelopmentalspacetoo．Themainmechanismofphotoelectrocatalysistechnology，thekindsofsemiconductorphotoelectrodeandtheeffectofphotoelectrocatalysisOilthedegradationofsometypicalorganicpollutantsarereviewed．Moreover，thetendencyoffutureprospectivetechnologydevelopmentareindicatedinthispaper．Keywords：photoelectriccatalysis；photoelectrode；organicwastewater；degradation引言有效利用资源与加强环境保护是当今最重要的课题之一，而水污染是环境恶化的一个主要表现，其中有机物污染对水环境的破坏最为严重。在美国国家环境保护局(USEPA)公布的120余种优先控制的污染物中大多含有氯和氮，许多还具有苯环结构⋯。目前传统污水治理法都不可避免地带来二次污染，且再生费用昂贵或处理周期长。在提高有机污染物降解率的研究中，将电化学和光化学氧化法相结合(光电协同)的技术，即光电催化技术已成为目前研究的热点之一。光电催化技术大致可分为两类心J，一类是光催化电芬顿(Fenton)工艺；另一类是基于半导体光电极上的电辅助降解。光电催化技术能将水体中的有机污染物完全矿化成无机小分子，或者将其转化为有用物质。与其他方法相比表现出独特优势，在水体污染日益恶化的情形下，具有良好的应用价值，值得进一步地研究。收稿日期：2013—04．16修回日期：2013—06—25基金项目：河北省自然科学基金(B2012202002)；河北省高等学校科学技术研究优秀青年基金(Y2011104)；河北省社会科学基金(HBl2SH037)万方数据2014年1月电镀与精饰第36卷第1期(总250期)·13·本文主要论述基于半导体光电极的光电催化氧化技术在废水处理中的研究进展。1光电催化机理光电催化的主要机理是在相应基体上涂上半导体氧化物制成光电极，用该电极作为工作电极(阳极)和铂电极、甘汞电极构成三电极体系。将电极置于近紫外光照射下，外加较低的直流偏压即可通过外电路将光生电子驱赶至反向电极表面，从而阻止空穴和电子的复合∞j。半导体的能带结构由空的导带和填满电子的价带构成，导带与价带之间存在禁带。价带上的电子被激发跃迁至导带而产生空穴，光生空穴具有强氧化性，能够从水分子中夺取电子产生氢氧根自由基，它在水中的氧化性最强。4J，加之其对去除物基本没有选择性，因此能够使大多数难降解的有机污染物完全矿化。2半导体光