TiO_2光催化氧化处理炼化废水的影响因素探析

I窦验与研穷—————_一!Tio：光催化氧化处理炼化废水的影响因素探析InfluencefactorsexplorationofTiO2photocatalyticoxidationinrefiningandchemicalwastewatertreatment夏德强本莲芳张海亮刘昱辰黄菊(兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州730060)摘要：介绍了TiO，光催化氧化处理炼化废水的机理，列举了TiO光催化氧化技术处理废水的影响因素，展望了TiO，光催化氧化技术在处理炼化废水中的应用前景，提出了提高TiO，光催化氧化效率的方法关键词：TiO，光催化氧化；废水处理；影响因素；氧化效率Abstract：ThemechanismofTiO2photocatalyticoxidationinrefiningandchemicalwastewatertreatmentwasintroduced，andtheinfluencefactorswerelisted．Then，theapplicationprospectofthistechnologywasexpectedAtlast，1nethodsofhowtOincreaseTiO,photocatalyticoxidationefficiencywereproposed．Keywords：TiO，photocatalyticoxidation；wastewatertreatment；influencefactors；oxidationeficiency中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1(】03—8965(2016)()6～0()33一()2炼化废水主要污染物包括重金属、硫化氢、氢化合物、烃类化合物、偶氯类物质、石油类等，由于其有机物含量高，且多为有毒有害、难降解物质，可生化性较差，属于极难处理的一类废水。光催化氧化技术因其突出的优势，已成为最具发展前景的炼化废水处理热点方法⋯。光催化氧化是指在常温常压下利用光催化剂、光和空气将有机物降解，并最终转化为CO，、H，O、无机盐等，其具有反应速度快、耗时短、反应条件温和、操作条件易控、无二次污染、安全经济等优点。TiO光催化氧化的反应原理目前比较成熟的光催化氧化作用机理是基于半导体能带理论的电子一空穴作用原理，如图1所示。02POM卜～02、}POMH，oRH图1Ti0光催化氧化的原理在紫外光照射下，光子的能量大于半导体TiO，禁带宽度(3．0～3．2eV)，导致价带上的电子(e一)被激发到导带上，并在价带上产生空穴(h)。价带空穴是良好的氧化剂，具有很大的反应活性，与光催化剂表面吸附的OH一、HO或0：反应生成具有强氧化性的·OH，而跃迁的电子被氧俘获形成超氧基负离子·O一和H：0。这些强化剂可以将水中的各类有机污染物氧化，并最终矿化为C0H，O。回2TiO光催化效率的影响因素及影响机2．1催化剂的粒径与用量光催化降解废水中有机物的速度与光生载流子e和h的浓度有关。TiO，表面光生载流子的浓度又与其粒径有关，粒径越小，比表面积越大，表面原子越多，活性越高，光吸收效率越强。因此，纳米TiO，是一种高效的光催化剂。而且，TiO，用量不宜过大(2-4g／L为宜)，否则会造成入射光屏蔽散射，降低紫外光透过率151，削弱TiO，的光激发过程，降低光解效率。2．2光源与光强由于TiO，的禁带宽度为3．O～3．2eV，故只有在入射光波长<387nm时，才能激发产生电子e一和空穴h。因此，光源选择比较灵活，如汞灯、紫外灯、杀菌灯等均可。光强直接影响光子数量，光强越大，光子数量越多，TiO，表面的价带空穴越多，反应速率越快。在低光强下，降解速率正比于光强：在中等强度的光强下，降解的速率正比于光强的平方根。另外，真空紫外灯催化氧化过程中，O，吸收辐射能量后会产生O3，且O的吸收系数随紫外灯功率的增大而增大，O。的产生量也随之增加，氧化效率增大。但光强过强，会导致中间氧化物在催化剂表面的竞争性复合，减弱光催化效果。2．3溶液pH值溶液pH值影响界面的电荷性质及TiO颗粒表面的电荷分布，影响有机物在溶液中的分散性及其在TiO，表面的吸附效果。Maria等”认为突然改变浓水的pH值会降低TiO，的平带电位，削弱光生空穴的氧化能力降低，导致光催化活性下降。一般认为，TiO，的等电点为pH=6．2。当pH<6．2时，发生Ti0H+H一TiOH反应，使TiO，表面带正电荷；当pH>62时，发生TiOH+OH一一TiO一+H2O反应，使TiO2表面带负电荷。炼化废水中的基金项目：2015年省高等学校科学研究项目资助项目(2015A一183)，兰州石化职业技术学院科研项目(KY2015-03)33I窭塑墨堡壅有机物水化后带负电，故在酸性条件下，通过静电吸