光催化氧化在有机废水处理中的应用

安徽农业科学，JournalofAnhuiagri．Sci．2009。37(8)：3706—3707。3722责任编辑李玮责任校对傅真治光催化氧化在有机废水处理中的应用李昂，张雁秋，李燕(中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州221。¨D8)摘要光催化氧化技术作为一种新型的物化处理技术，具有效率高、对有毒有害污染物分解较彻底、环境友好性等诸多优点，在有机废水尤其是难降解、有毒有机废水的处理中表现出明显的优越性。从光催化氧化技术的反应机理与特点出发，介绍了光催化氧化技术在造纸、垃圾渗滤液、制革和含油等较为难处理的有机废水处理中的应用。关键词光催化氧化；TiO；有机废水中图分类号X703．1文献标识码A文章编号0517—6611(2009)08—03706—02StudyonApplicationsofPhotocatalyticOxidationtotheTreatmentofOrganicWastewaterLIAngetal(SchoolofEnvironmentScienceandSpatialInformatics，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou，Jiangsu221008)AbstractAsanew—stylephysicochemicaltreatmentfriendlytotheenvironment，thephotocatalyticoxidationrepresentsobvioussuperioritiestothedisposaloforganicwastewater，especiallyofthenondegradableandtoxicorganicwastewater，withagoodmanyadvantagesofhighefi-ciency，completedecompositionandSOon．Theapplicationsofphotocatalyticoxidationtothetreatmentofrefractoryorganicwastewateraspa—permakingwastewater，surfactants，landfillleachate，oilandtanningwastewaterafterasummaryofitsmechanismsandcharacteristicswerein—troducedinthisessay．KeywordsPhotocatalyticoxidation；TiO2；Organicwastewater19世纪7O年代Fujishima等发现利用光照射TiO：半导体电极具有分解水的功能，Carey等报道了TiO水体系在紫外光照射下可以降解各种难降解的有机化合物。光催化氧化技术由此出现，并作为一种新型的污染处理技术以其能完全降解环境中的污染物、能量的利用率高、费用相对较低等优点，逐渐受到人们的重视。因此，笔者介绍了光氮化技术在处理有机废水中的应用。1光催化氧化机理目前，对于TiO，光催化氧化机理的研究尚不成熟，一般认为光催化氧化法是以n型半导体的能带理论为基础⋯。半导体具有能带结构，由填满电子的价带(VB)和空的导带(CB)构成，价带和导带之间存在禁带。当用能量大于或等于禁带宽度(带隙)的可见光或紫外光照射半导体时，半导体吸收光中的能量而使价带上的电子被激发跃迁至导带从而产生“电子一空穴”对，储存多余的能量，使得半导体粒子能够克服热动力学反应的屏障，作为催化剂使用，进行一些催化反应，反应式如下：半导体粒子+hv—h十e晶0H一+h一·0HH2O+h_÷·OH+HO2+e一_0O+H20一·OOH+OH一2·OOH--~H202+02·OOH+H2O+e一_+H2O2+OH—H2O2+e一·OH+OH一由此看出，维持较高的“电子一空穴”浓度是光催化反应进行的前提。在半导体材料中电子和空穴之间有较强的“复合”倾向，使得“电子．空穴”浓度较低，大量研究发现光催化氧化过程的主要问题之一是量子效率太低。因此，为避免电基金项目作者简介收稿日期中国矿业大学科技基金(01'080307)。李昂(1982一)，女，江苏徐州人，博士研究生，研究方向：水污染控制工程。2oo8．1231子、空穴的复合，许多专家学者通过研究催化剂改性、添加无机氧化剂和外场强化等方法来提高量子效率。其中，添加无机氧化剂因其操作简便，效果明显而成为常用的方法。2光催化氧化的特点在光催化氧化反应中，半导体粒子要比较稳定、不易发生光降解，常用的光催化半导体材料有TiO和SnO等少数几种氧化物，这些半导体都具有较宽的禁带(如TiO，3．2eV)，只能在紫外波长范围内吸收光能，目前以TiO，最为常用。试验证明，使用TiO，光电极可显著提