光催化氧化法在废水处理中的应用与研究

　　一、引言

　　光化学氧化法是近年来日益受重视的污染治理新技术，与湿法氧化相比，光氧化反应条件温和，处理过程可以在常温常压下进行，因此处理工艺较简单。光氧化法适用范围广，特别适用于无法或难于生物降解的有毒有机污染物的治理。目前研究较深入的光氧化处理技术可分为两大类。一类是均相光氧化法，另一类就是非均相半导体光催化氧化法。

　　二、光催化氧化法

　　1、原理

　　光催化技术是利用半导体作为催化剂，当光照射半导体光催化剂时，如果光子的能量高于半导体的禁带宽度，共价带上的电子受到激发，跃迁到导电带，同时在共价带形成空穴，这样就产生了电子一空穴对，半导体颗粒的能带间缺少连续的区域，使形成的电子一空穴对寿命较长，这样受光激发跃迁至导电带的大量电子流向半导体粒子内部，而空穴则向粒子表面移动。

　　2、影响因素

　　影响光催化氧化的因素有：(1)O2或H2O2用量。(2)催化剂种类与用量。(3)光强度、溶液浓度及pH值、温度、无机盐类。

　　3、光催化活性的提高途径

　　1光电催化

　　光电催化是利用外电路驱动电荷,使光生电子转移到阴极,从而使电子—空穴对达到有效分离,减小了电子—空穴对的复合。

　　2贵金属沉积

　　在催化剂的表面沉积适量的贵金属有两个作用：有利于光生电子和空穴的有效分离以及降低还原反应(质子的还原、溶解氧的还原)的超电压，从而大大提高催化剂的活性。

　　3半导体金属离子掺杂

　　金属离子的掺入可能在半导体晶格中引入缺陷位置或改变结晶度等，影响了电子与空穴的复合或改变了半导体的激发波长，从而改变了光催化剂的光催化活性。

　　4、光催化在废水处理中的应用

　　1染料废水

　　在染料的生产和应用中，有大量碱度高、色泽深、臭味大的染料废水进入环境，排放的废水里残留的染料分子进入水体会造成严重的环境污染，其中有的还含有苯环、胺基、偶氮基团等致癌物质。常用的生物化学法对于水溶性染料的降解效率较低。近年来,在利用光催化降解染料的研究日益增多，取得了一定的成果，大多数染料的去除率可达95%以上。

　　2农药

　　农药一般分为除草剂和杀虫剂，其危害范围很广，在大气、土壤和水体中停留时间长，所以其分解去除倍受人们的关注。利用光催化去除农药的优点是它不会产生毒性更高的中间产物，这是其他方法无法相比的。。

　　3卤代有机化合物

　　这类物质在各国提出的优先控制的有害物质“黑名单”中占有相当大的比例，因而研究其催化分解条件、机理都有很大的现实意义。这类物质在光催化分解的过程中,一般先羟基化，再脱卤，逐步分解，直至分解为CO2、H2O等简单的无机物。

　　4表面活性剂

　　家用或工业用表面活性剂的排放是河流、湖泊和海洋的主要污染源之一。目前广泛使用的合成表面活性剂包括不同的碳链结构，随结构的不同，光催化降解性能往往有很大的差异。Hidaka等对表面活性剂的降解作了系统的研究，实验结果表明，含苯环的表面活性剂比仅含烷基或烷氧基的更易断链降解实现无机化，直链部分降解速度极慢。

　　5、光催化废水处理技术存在的问题

　　1高浓度废水的透光率

　　由于光催化反应是基于体系对光能量的吸收，因此要求被处理体系具有良好的透光性。对于高浓度的工业废水，若杂质多、浊度高、透光性差，反应则难以进行。因此该方法在实际废水处理中，适用于后期的深度处理。

　　2有机污染物降解中间产物的复杂性

　　目前光催化处理有机污染废水特别是染料废水中的主要问题是染料体系的复杂性和测试方法的局限性，特别是染料中间体的分析鉴定比较困难，在染料光催化降解的机理上的研究带来困难在一定程度上限制了光催化技术的工业化应用。

　　3光催化产品的标准化

　　尽管近年来光催化技术发展很快，各国相继开发了光催化产品，但光催化产品的标准化相对落后。作为光催化技术的发源地日本2002年开始制定光催化产品的评价方法和产品规格，但还很不完善。

　　三、结语

　　光催化法在给废水处理中显示出良好的应用前景。该方法与传统方法相比具有适用性广，可使芳香烃等难降解有毒有机物完全降解，所用催化剂廉价无毒等优点。另外，光催化法可利用太阳光作光源，在能源、资金紧张的今天，该法无疑具有广阔的发展前景。

　　参考文献

　　1、李晓红,颜秀茹,张月萍等.TiO2/SnO2复合光催化剂的制备及光催化降解敌敌畏[J].应用化学,2001,18(1):32～35.

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　　4、孙振世，陈英旭。非均相光催化氧化研究进展. 环境与开发，1999(1)：3

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文章名称： 光催化氧化法在废水处理中的应用与研究

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