水的深度处理——光催化氧化技术

光催化氧化技术在水处理领域应用进展及存在问题摘要摘要:光催化氧化技术是近几十年来发展起来的一项深度氧化(AOP)污染治理新技术，因其具有降解彻底、无二次污染等优点而倍受人们的瞩目。本文介绍了光催化氧化的机理，阐述了光催化氧化技术在降解水中有机污染物、无机污染物及饮用水净化和垃圾渗滤液处理中的研究进展，对光催化氧化技术的研究前景进行了展望，并对其目前存在的问题进行了简单的阐述。关键词关键词:二氧化钛TiO2,光催化氧化,水处理,研究进展,存在问题光催化氧化技术是一种新兴的水处理技术。1972年，Fujishima和Honda报道了在光电池中光辐射TiO2可持续发生水的氧化还原反应，标志着光催化氧化水处理时代的开始。1976年,Carey等在光催化降解水中污染物方面进行了开拓性的工作。此后，光催化氧化技术得到迅速发展。光催化技术具有反应条件温和、能耗低、操作简便、能矿化绝大多数有机物、可减少二次污染及可以用太阳光作为反应光源等突出优点，在难降解有机物、水体微污染等处理中具有其他传统水处理工艺所无法比拟的优势，是一种极具发展前途的水处理技术，对太阳能的利用和环境保护有着重大意义。一、一、光催化降解水中污染物的作用原理光催化降解水中污染物的作用原理光催化降解技术中，通常是以TiO2等半导体材料为催化剂。这些半导体粒子的能带结构一般由填满电子的价带和空的高能导带构成，价带和导带之间存在禁带，当用能量等于或大于禁带宽度的光照射到半导体时，价带上的电(e-)被激发跃迁到导带形成光生电子(e-)，在价带上产生空穴(h+)，并在电场作用下分别迁移到粒子表面。光生电子(e-)易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，而空穴因具有极强的获取电子的能力而具有很强的氧化能力，可将其表面吸附的有机物或OH-及H2O分子氧化成·OH自由基，·OH自由基几乎无选择地将水中有机物氧化，其反应机理如下:TiO2+hv→h++e-h++e-→EH2O→H++OH-h++OH-→·OHh++H2O+O2-→·OH+H++·O2-h++H2O→·OH+H+e-+O2→O2-·O2-+H+→HO2·2HO2·→O2+H2O2H2O2+·O2-→·OH+OH-+O2H2O2+hv→2·OHOrgan+·OH+O2→CO2+H2O+其他产物Mn++ne-→M由上述反应可见,TiO2光催化氧化降解有机物实质上是一种自由基反应。二、二、TiO2TiO2光催化氧化在水处理中的应用光催化氧化在水处理中的应用1、工业废水处理我国印染、农药、造纸等有机工业废水排放量大,其中难降解有机污染物的浓度高,采用传统的物化或生化法处理此类废水难以达标,对自然水体环境和人体健康产生了严重影响。因此,许多学者开始研究使用降解效率高,无二次污染的纳米TiO2光催化氧化技术对此类废水中的难降解有机物进行处理。（1）染料废水处理染料废水碱度高、色泽深、臭味大,并且还含有苯环、胺基、偶氮基团等致癌物质,一般的生物化学法对于水溶性染料的降解效率很低,且易造成二次污染。夏金虹采用溶胶