光电催化水处理技术研究进展

第25卷第12期工业水处理V01．25No．122005年l2月IndustrialWaterTreatmentD毛c．．2005光电催化水处理技术研究进展陈佩仪，李彦旭，孙楹煌，李丽娟(广东工业大学环境科学与工程学院，广东广州510090)[摘要]光电催化水处理是一种电化学辅助的光催化反应技术，通过施加外部偏压减少光生电子和空穴的复合，从而提高其量子效率使有机污染物彻底矿化。作者综述了光电催化的机理、光电催化反应的影响因素及光电催化氧化技术对几种典型有机污染物的降解情况，展望了光电催化水处理技术的发展前景，并提出了需进一步完善的研究内容。[关键词】光电催化；光催化氧化；废水处理[中图分类号】X703．1[文献标识码】A[文章编号]1005—829X(2005)12一0013一05PrOgreSSinthereSearChOnwaStewatertreatmentbyphotoelectrocataIytictechnoIogyChenPeiyi，LiYanxu，SunYinghuang，LiLijuan(，幻M妙旷E聊irDn撇n以&如Me吼dE凡崩聊e矗昭，GM勰g如ng‰劫e瑙妙矿托c^加fogy，G抛孵砌u510090，吼iM)Abstract：f'hotoelectmcatalysiswatertreatmentisakindofphotocataJyticoxidationtechnolo西esassistedwithelectrochemicalmethod．Photogeneratedelectronscanberemovedf而melectrodesbeforetheycouldrecombinewiththeholesbytheapplicationofasuitableextemalbiaspotential，sothequantumemcienciescanbeimproVedandtheorganicpollutantsmineralizedcompletely．Theprincipleandmechanismofphotoelectrocatalysis，andtheinnuencingfactorofphotoelectrocatalysisonthedegmdationofafewtypicalorganicpollutantsarereviewed．Moreover，thetendencyoffutureprospectiVetechnologydevelopmentandsomeresearchtopicsinthisaspectarealsoindicated．KeywOrdS：photoelectrocatalysis；photocatalyticoxidation；wastewatertreatment随着现代化工业的发展，有机废水对环境的影响越来越严重．传统的有机废水处理方法往往能耗大、降解不完全，甚至会造成二次污染。光电催化技术是近年来提出的一种能有效促进光生电子和空穴分离并利用光电协同作用的增强型光催化氧化技术。以光催化剂作为光阳极，对其施加一定的偏电压，光生电子就会迁移至外电路。从而抑制光生电子和空穴的复合。空穴在催化剂表面累积，并发生进一步反应以去除污染物。在反应体系中加入电压可显著减少电子空穴对的复合，利用这一特点可解决半导体光催化中电子空穴对严重的复合问题。大量研究结果表明．光电催化氧化技术为水中有机污染物的降解提供了一种有效的方法。1光电催化的机理半导体具有能带结构，由填满电子的价带和空的导带构成。价带和导带之间存在禁带。当用能量大于或等于禁带宽度的光照射半导体(通常采用TiO：)时。价带上的电子被激发跃迁至导带而产生空穴，光生空穴具有很强的氧化能力。可夺取水分子的电子生成H0·。而HO·是水中存在的氧化剂中反应活性最强的．且对作用物几乎无选择性。故能使多种难于降解的水中有机污染物完全无机化(卜引。半导体物质受光照激发后所产生的电子和空穴可经历多种变化途径．其中最重要的是被俘获和复合两个相互竞争的过程。活泼的电子和空穴穿过界面，都有能力氧化或还原吸附在催化剂表面的物质。在界面处，电子的转移既可以从导带到溶液中的受体．又可以从溶液中的供体到空穴。同时也存在着被俘获电子与空穴复合的可能。对光催化反应来说，光生电子和空穴与供体或受体发生作用才会有效。2光电催化反应的影响因素由于光电催化反应是将电化学技术与光催化技一13—万方数据万方数据万方数据专论与综述工业水处理2065—12，25(12)度的增大，COD先迅速增大，当催化剂质量浓度超过0．1g／L时，COD去除率不再明显增大，逐渐达到稳定值。在实验中，COD去除率随着空气流量的增加而显著增大。由于压缩空气可有效地增大悬浮态