TiO2光催化氧化技术在废水处理中的应用

第35卷第8期2006年8月辽宁化工LiaoningChemicalIndustryVo1．35，No．8August，2OO6TiO2光催化氧化技术在废水处理中的应用赵艳红，李亚峰(沈阳建筑大学，辽宁沈阳110168)摘要：介绍TiO2光催化氧化反应机理，TiO2光催化氧化技术及其在处理染料废水、农药废水、含酚废水、表面活性剂废水、制药废水、含油废水、垃圾渗滤液中降解难降解有机污染物的应用，并对其目前存在的问题和研究方向进行了简单的阐述。关键词：Ti02光催化氧化技术；废水处理；有机污染物中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1004—0935(2006)08-0475—04利用光催化氧化技术可对水污染中的农药、染料、表面活性剂、多环芳烃等有机污染物以及垃圾渗滤液中有机污染物进行降解；其中以Tio2光催化氧化技术为例利用各种形式的Tjo2，如附着态TiO2、多孔TiO2薄膜、TiO2／Fe3、TiO2／Fenton等为催化剂以人工光源或自然光源的光催化反应体系，在废水处理中能有效的将难降解有机物转化为H20、CO2、POl’、s0：一、NO3-、卤素离子等小分子无机物，达到完全无机化的目的。并且TiO2光催化氧化技术工艺简单、成本低，操作简单易控制、利用紫外光催化降解水中难降解有机污染物，且具有较高催化活性、良好的化学稳定性和热稳定性、无二次污染、无刺激、安全、无毒等特点⋯。被研究学者们认为是废水处理中很有前途的催化氧化技术之一。1TiO2光催化氧化技术在废水处理中的应用1．1染料废水染料厂和印染厂排放的废水中有大量碱度高、色泽深、臭味大的染料或其他化学品进入水体，造成严重的环境污染，其中有的还含苯环、氨基，偶氮基团等致癌物质。因此染料废水具有成分复杂、色度高、排放量大、毒性大等特点，使其处理起来难度较大。传统的生物法很难将染料废水处理到允许的排放程度，而光催化氧化法处理程度大大加强。夏金虹采用溶胶一凝胶法制备Ti02粉体研究锐钛矿型TiO2粉体光催化降解印染废水的可行性和影响因素[。结果表明：CODc为268mg／L的印染废水，用125W荧光灯照射，初始pH=3时，脱色率最高；纳米TiO24g／L的用量时，光降解效果最佳；光照距离为9cm，光照时间2h对去除CODcr和脱色率效果最好；综合起来纳米TiO2降解印染废水可使CODcr为268mg／L的印染废水脱色率达到96％，CODc去除率为86％。1．2农药废水目前，有机磷废水的处理大多数采用生化法，但处理后的废水中有机磷的含量仍然远高于国家废水排放标准。TiO2光催化降解的研究指出，该方法能将有机磷完全降解为Po一，CODc去除率达7O％～9O％。但对于某些特殊的农药废水，单独的TiO作为催化剂难以达到满意的处理效果。进而，研究者们采取其他物质与TiO2复合的办法以增强TjO2的降解性能，如Ti02／SnO2复合剂，可以大大提高TiO2的光催化活性，只需80min就可将浓度较低的敌敌畏废水完全降解，有效的解决目前有机磷废水难降解的问题。袁胜利等人利用负载型TiO光催化剂对有机磷农药废水的降解进行了试验性研究，他们用磁控反应溅射制备TiO2薄膜，研究其对有机磷农药废水一敌敌畏收稿日期：2006-04．29作者简介：赵艳红(1981一)，女，硕士研究生。维普资讯http://www.cqvip.com476辽宁化工2006年8月(DDVP)光催化的降解效果，及与其相关影响因素对降解效果的影响。结果表明，磁控溅射制备的不锈钢负载纳米Ti02薄膜有较高的光催化活性；在相同条件下，2O，3O，4Ocm2纳米Ti02薄膜不锈钢箔片，对初始浓度为4．52×10mol／L的400mL敌敌畏溶液uV光照3h的降解率分别为39．2％，57．3％和81．2％，以40cm2的纳米TiO2薄膜／不锈钢箔片光催化降解效果最好。uV光照射功率在20—100W时催化降解率与光照射强度基本呈线性关系，敌敌畏初始浓度越大，降解率越低[sl。1．3含酚废水在工业废水处理中含酚废水是比较典型的可生化性不好、难降解的有机物废水，以邻硝基酚、邻氨基酚和对苯二酚3种酚类物质为代表进行TiO2光催化降解取得了较好的处理效果。但目前TiO2光催化降解还停留在研究阶段，而且目前多数使用TiO2超细微粉作催化剂，给废水处理的后期催化剂分离及回收带来了极大的不便，彭书传等人以TiO2微粉及以硅胶、活性碳、玻璃纤维、石英玻璃等各种载体负载Ti02为催化剂对含硝基苯酚废水进行光催化氧化实验[。结果表明，活性炭负载TiO2溶胶型催化剂具有较高的光催化活性；当采用300W高压汞灯、催化剂质量分数为0．3％,pH=3．8，光催化降解3h时，对硝基苯酚水溶液的COD去除率95％、工业含酚废水的COD去除率为8O％一83％。达到了国家