污水处理中光催化技术的研究现状及其发展趋势

污水处理中光催化技术的研究现状及其发展趋势基金项目:安徽省教育厅自然科学基金资助项目(2001kj184)作者简介:崔玉民(1964-),男,安徽省阜阳人,硕士,副教授;研究方向:光催化及有机合成.收稿日期:2001-12-21文章编号:1000-5080(2002)02-0085-05污水处理中光催化技术的研究现状及其发展趋势崔玉民,范少华(阜阳师范学院化学系,安徽阜阳236032)摘要:光催化技术是一种新兴的高效节能现代污水处理技术。文中综述了半导体光催化方法、反应机理、各类污染物的光催化降解、提高半导体光催化剂活性的途径、光催化技术发展中存在问题等方面的研究现状与发展趋势。关键词:废水处理;污染物;光催化剂;光催化技术中图分类号:X703文献标识码:A0前言目前,从污水中除去有害物质的常用方法有混凝法、酸析法、生物化学法、液膜分离法,颗粒活性炭法(GAC)等,但效果尚不理想,难以单独应用[1],因此,发展新型实用的环保处理技术是非常必要的。近年来,以太阳能转化和储存为主要背景的半导体光催化特性的研究发展很快[2],光催化降解水中污染物的研究近十几年来也取得许多进展[3],该技术的主要优点是:水中所含多种有机污染物均可被完全降解为CO2、H2O等,无机污染物被氧化或还原为无害物;不需要另外的电子受体(如H2O2);光催化剂具有廉价、无毒、稳定及可以重复使用等优点;可以利用取之不尽用之不竭的太阳能作为光源激活光催化剂。1半导体光催化反应机理国内外研究最多的光催化剂是金属氧化物及硫化物,如TiO2、WO3、ZnO、Fe2O3、CdS、Bi2O3等,其中TiO2因其化学稳定性高、耐光腐蚀,且具有较大的禁带宽度(Eq=3.2eV),氧化还原电位高,光催化反应驱动力大,光催化活性高,可使一些吸热的化学反应在被光辐射的TiO2表面得到实现和加速,加之TiO2无毒、成本低,所以TiO2的光催化研究最为活跃[3]。半导体光催化反应机理[4]如图1(TiO2为例)。当能量大于或等于半导体带隙能的光波(hυ)辐射TiO2时,TiO2价带(VB)上的电子吸收光能(hυ)后被激发到导带(CB)上,使导带上产生激发态电子(e-),而在价带(VB)上产生带正电荷的空穴(h+)。e-与吸附在TiO2颗粒表面上的O2发生还原反应,生成O2-,O2-与H+进一步反应生成H2O2,而H+与H2O、