纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物的研究进展

化工环保2002年2月ENVIRONMENTALPROTECTIONOFCHEMICALINDUSTRY第22卷第1期纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物的研究进展黄艳娥,琚行松(唐山师范学院化工新型材料与技术研究所,河北唐山063000)[摘要]TiO2在光催化降解水中有机污染物方面具有明显的优势。综述了pH、TiO2表面改性、载体、外加氧化剂及其他因素对TiO2光催化降解水中有机污染物催化活性的影响,讨论了光电催化、太阳能利用等对光催化领域的推动作用,展望了这方面工作的发展方向。[关键词]纳米;氧化钛;光催化降解;有机污染物[中图分类号]TQ028.8[文献标识码]A[文章编号]1006-1878(2002)01-0023-05自1976年J.H.Cary等报道了,在紫外光照射下纳米TiO2可使难生化降解的有机化合物多氯联苯脱氯后,纳米TiO2光催化氧化法作为一种水处理技术就引起了各国众多研究者的广泛重视。至今,已发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外线的照射下通过TiO2迅速降解[1],特别是当水中有机污染物浓度很高或用其他方法很难降解时,这种技术有着更明显的优势。美国、日本、加拿大等国已尝试将TiO2光催化技术应用于水处理,目前国内大都还只限于实验室研究水平,尚未有把该技术投入实际应用的报道。本文较为全面地综述了纳米TiO2光催化降解水中有机污染物方面的研究进展,试图以此为基础科学地提出今后一段时间内该方面的发展方向。[收稿日期]2001-04-15[作者简介]黄艳娥(1968—),女,1985年毕业于河北工业大学化工系,学士,现为唐山师范学院化学系讲师。的探讨[J].环境工程,1992,12(1):7～1110陈新宇,陈翼孙,李长兴.水解酸化—生物接触氧化处理难降解丁苯橡胶废水的研究[J].给水排水,1997,23(2):32～35.11MartinJ.C..IntegratedReuse-recycleTreatmentProcessAp-plicatetoRefineryandPetrochemicalWastewater[J].Engi-neeringScienceofTexas,1992,9(2):1212尤作亮.反渗透处理像胶工业废水的研究[J].水处理技术,1996,22(5):290～29313尤作亮.橡胶工业废水深度处理回用的研究[J].环境科学,1998,19(2):47～50TreatmentTechnologyforWastewaterfromSyntheticRubberProductionXUYi-Shan1,DONGYi2(1.EnvironmentalProtectionResearchInstitute,BRICI,SINOPEC,Beijing100013,China;2.BeijingResearchandDesignInstituteofRubberIndustry,Beijing100039,China)Abstract:Thecharacteristicsofwastewaterfromsyntheticrubberproductionareanalyzed.Theapplicationofcoagula-tion-precipitation,coagulation-flotation,biologicaltreatment,electrolysis-flocculation,adsorption,reverseosmoseandsoonisreviewed.Keywords:syntheticrubber;wastewater;treatmentprocess1纳米TiO2的光催化原理1.1光催化反应机理光催化反应机理类似于以·OH基团为中介物的电催化反应机理[2]。当以光子能量大于或等于TiO2的能带隙的光(λ小于或等于388nm)辐射TiO2时,TiO2价带的电子可被激发到导带,生成电子-空穴对,并向TiO2粒子表面迁移,在TiO2-H2O体系中,就会在表面发生一系列反应,最终产生具有强氧化能力的·OH自由基和O2-,从而使有机化合物最终被降解为CO2和H2O。其反应机理模式如图1所示。图1光催化反应机理模式UV———紫外线;Ev———价带电子能量;Ee———导带电子能量;h+———空穴;ev———电子伏特1.2光催化活性TiO2的晶型有:无定型、金红石型和锐钛矿型。其中无定型TiO2没有光催化活性,金红石型TiO2有微弱的活性,锐钛矿型TiO2的光催化活性最高[3]。研究表明,TiO2粒径越小,光催化活性越高。在悬浮态反应器中,TiO2粒径为30nm时光催化活性有一个突跃。在固定床反应器中,TiO2粒径为10nm时光催化活性有一类似的突跃。制造高活性的TiO2