光催化氧化技术在水处理中的研究进展

水科学与工程技术2008年第1期光催化氧化技术是近30年才出现的水处理新技术。1976年John.H.Carey[1]将光催化技术应用于多氯联苯的脱氯。发现TiO2悬浮液中,浓度约为50g/L的联氯化物经过0.5h的光照反应,即完全脱氯,中间产物中没有联氯。1977年S.N.Frand[2]用氙灯作光源,发现TiO2、ZnO、CdS能有效催化CN-为CNO-,TiO2、ZnO、CdS、Fe2O3能有效催化SO2-3为SO2-4并且在TiO2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。20世纪80年代后期,随着对环境污染控制研究的日益重视,光催化氧化法被应用于气相和液相中一些难降解污染物的治理研究,并取得了显著的效果。根据已有的研究工作[3～5],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、其他烃类、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H2O、CO2和无机盐等,从而达到污染物无害化处理的要求,消除其对环境的污染及对人体健康的危害。1光催化降解水中污染物的作用原理光催化降解技术中,通常是以TiO2等半导体材料为催化剂。这些半导体粒子的能带结构一般由填满电子的价带和空的高能导带构成,价带和导带之间存在禁带,当用能量等于或大于禁带宽度的光照射到半导体时,价带上的电子(e-)被激发跃迁到导带形成光生电子(e-),在价带上产生空穴(h+),并在电场作用下分别迁移到粒子表面。光生电子(e-)易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获,而空穴因具有极强的获取电子的能力而具有很强的氧化能力,可将其表面吸附的有机物或OH-及H2O分子氧化成·OH自由基,·OH自由基几乎无选择地将水中有机物氧化,其反应机理如下:TiO2+hv→h++e-h++e-→EH2O→H++OH-h++OH-→·OHh++H2O+O2-→·OH+H++·O2-h++H2O→·OH+H+e-+O2→O2-·O-2+H+→HO2·2HO2·→O2+H2O2H2O2+·O-2→·OH+OH-+O2H2O2+hv→2·OHOrgan+·OH+O2→CO2+H2O+其他产物Mn++ne-→M光催化氧化技术在水处理中的研究进展邢丽贞,冯雷,陈华东(山东建筑大学市政与环境工程学院,济南250101)摘要:介绍了二氧化钛(TiO2)光催化氧化的机理,阐述了TiO2光催化氧化技术在降解水中有机污染物、无机污染物及饮用水净化和垃圾渗滤液处理中的研究进展,并对TiO2光催化氧化技术的研究前景进行了展望。二氧化钛(TiO2)化学性质稳定、难溶、无毒、成本低、催化效率高,因此光催化氧化技术在难降解有机物、微污染水等处理中相对于其他传统水处理工艺具有一定的优势,是一种很有发展前途的水处理技术,对太阳能的利用和环境保护有重要的意义,可以预见光催化氧化将成为新型有效的水处理手段。关键词:水处理;光催化氧化;二氧化钛中图分类号:X703.1文献标识码:A文献编号:1672-9900(2008)01-0007-04ResearchdevelopmentofphotocatalyticoxidationinthewatertreatmentXINGLi-zhen,FENGLei,CHENHua-dong(Schoolofpublicworksandenvironmentengineering,Shandongjianzhuuniversity,Jinan250101,china)Abstract:Thepaperreviewsthebasicmechanismoftitaniumdioxidephotocatalyticoxidation.Expoundingtheresearchde-velopmentofTiO2photocatalyticoxidationinthedegradationoforganicpollutants,inorganicpollutantsandtapwaterpu-rificationandlandfillleachatetreatment.Andtheoutlookforthisstudywasalsomadeinthispaper.Titaniumdioxidehasthecharacteristicsofstability,difficultdissolved,innocuity,lowcost,andhighcatalyzedefficiency,soithasanadvantagecomparedwithtraditionalwatertreatmentindegradationorganicpollutantandlightpollutewater,