超声波辅助光催化氧化技术在废水处理中的研究进展

INDUSTRIALWATER&WASTEWATER工业用水与废水Vo1．40No．3Jun．，2009超声波辅助光催化氧化技术在废水处理中的研究进展张萃，李亚峰，田西满(沈阳建筑大学市政与环境工程学院，沈阳110168)摘要：超声波辅助光催化氧化技术，可以克服传统光催化技术的缺点，从而提高降解有机废水的效率。综述了超声波辅助光催化技术的机理和处理有机污染物的研究现状，详细介绍了影响降解有机污染物效率的因素，展望了超声波辅助光催化技术在废水处理中的发展前景。关键词：超声波辅助；光催化；机理；影响因素中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1009—2455(2009)03—0016—03ResearchprogressonultrasonicassistedphotocatalysisforwastewatertreatmentZHANGCui，LIYa-feng，TIANXi-man(SchoolofMunicipalandEnvironmentdEngineering,ShenyangArchitectureUniversity,Shenyang110168,China)Abstract：Ultrasonicassistedphotocatalysisisatechnologythatcanovercomethedisadvantagesoftraditionalphotocatalytictechnologyandimprovethedegradationeficiencyoforganicwastewater．Themechanismandthecurrentstatusoftheultrasonicassistedphotocatalysisusedinwastewatertreatmentweresummarized，thefactorsinfluencingthedegradationefficiencyoforganicpollutantswerepresentedindetail，finally，thedevelopmentprospectofthesaidtechnologyinwastewatertreatmentwaspointedout．Keywords：uhrasonicassistance；photocatalysis；mechanism；influencefactors近年来，以半导体TiO为光催化剂的多相光催化氧化技术应用于废水处理受到广泛的关注，与其它废水处理方法相比较。该方法具有反应条件温和、二次污染小、成本低等优点。光催化氧化技术能够有效地破坏许多结构稳定的生物难降解污染物，几乎可以将所有污染物降解为CO、H，O等小分子。但是光生电子一空穴极易复合、量子化效率和能量利用率偏低、反应速率慢等缺点仍未能很好的解决，制约了该方法应用于大规模工业化生产中。提高光催化过程的量子效率和能量利用率，其实质就是要加快光生电子一空穴对界面迁移速率并降低光生载流子的复合几率。研究表明，采用超声波辅助的方法可以改善光催化反应性能。超声波辅助。从光生载流子的波粒二相性出发，在反应体系·16·中引入附加外部能量场，外部能量场与紫外光效应耦合叠加并直接作用于半导体光催化剂，促进光生载流子的生成并延长其寿命，进而提高催化剂的量子效率。1超声波辅助光催化氧化降解机理．研究表明，光催化反应过程中载流子极易复合，使得具有强氧化性的·OH等自由基基团的量子产率降低，从而降低了光催化反应的效率；此外，在光催化降解过程中，催化剂表面会吸附污染物的分子从而影响光的照射口]。因此。延缓载流子复合，提高·OH等自由基的产率。减少催化剂表面污染物的吸附，是提高光催化活性极为重要的途径。将超声波引用到光催化当中解决以上问题，是收稿日期：2008—12—03：修回日期：2009—01—22张萃，李亚峰，13：t西满：超声波辅助光催化氧化技术在废水处理中的研究进展近年来研究的热点之一。超声波辅助光催化反应表现在，它是一种激发和活化的能源．其主要来源于超声空化效应及由此引发的物理和化学变化。一方面，超声波发生空化作用时，在极短时间内形成大量微小气泡，生成的气泡瞬间崩溃并释放能量，产生局部的瞬时高温、高压和高速冲流．这些极端的状态导致溶液中氧气分子和水分子中化学键的断裂，形成具有强氧化性的·H和·OH等自由基，进而有助于·OH等浓度的增大。从而提高水中有机污染物的降解效率；另一方面，超声波辐射所产生的机械效应(质点震动、加速度和等力学量)可以加速降解产物从催化剂表面分离，使得更多失活性位表面得到再生，从而提高催化剂的活性和使用寿命。2超声波辅助光催化氧化技术研究现状超声波辅助光催化氧化技术现以应用于工业废水的处理中。酚类有机物是广泛存在于石油