水的深度处理——光催化氧化技术
饮用水中有机污染物光催化降解研究进展
饮用水中有机污染物光催化降解研究进展本文综述了TiO2光催化技术在饮用水有机物污染物降解处理中的应用研究进展，分析了存在的问题，展望了饮用水中有机污染物光催化降解材料研究的发展方向。
标签：光催化；饮用水；有机污染物1、引言饮用水污染对人类健康带来了严峻的挑战，据世界卫生组织（WHO）调查表明，全球有80%的疾病和50%的儿童死亡都与饮用水水质不良有关。
饮用水中的有机污染物主要来源于水源中天然存在的有机物（NOM）、人工合成有机物（SOC）、消毒副产物（DBPs）等，具有致癌、致畸和致突变等作用，威胁着饮用水安全，危害人类健康，因而有必要大力开展饮用水深度处理技术研发，有效去除饮用水中难降解有机污染物[1-4]。
光催化氧化技术作为一种新型环境保护技术，具有无二次污染，能耗低、反应快、操作简单、效率高等优点，逐渐成为饮用水深度处理中的研究热点。
TiO2因其无毒、廉价、稳定、来源丰富、氧化能力强及可以重复利用等特点[5-7]，使其成为最具潜力的绿色环保型光催化材料。
TiO2在光催化反应过程中，产生具有强氧化性的羟基自由基（·OH）及活性氧类（HO2·和O2·-），能有效降解饮用水中的天然有机物、人工合成有机物、消毒有机副产物等，并将其矿化为H2O、CO2和相应的无机离子（Cl-、Br-、SO42-、NO3-等），使饮用水达到深度净化效果[8-10]。
2、饮用水中天然有机物光催化降解研究天然存在的有机物主要为腐殖质（腐殖酸、富里酸和胡敏酸）。
它是饮用水消毒副产物的主要前体，其含量高低决定了饮用水中消毒副产物水平的高低。
He等[11]采用TiO2催化剂在光反應器中进行实验，在自然阳光照射下，探讨了催化剂负载量、PH值、初始浓度和光照时间等条件对腐殖酸（HA）去除效果的影响，结果表明，TiO2在自然阳光照射下可有效去除水中腐殖酸（HA）。
刘文等[12]以P-25型纳米TiO2作为催化剂，对富里酸（FA）进行了光催化氧化的实验研究，测得当FA初始浓度为9.42mg/L，TiO2投加量为0.3g/L，PH=7.00，光照40min时，FA的去除率达到98%。
水处理高级氧化技术
（4）各种常用消毒剂的效果按以下顺序排列： O3>ClO2>HOCl>OCl->NHCl2>NH2Cl
高级氧化技术特点：
1）反应过程中产生大量氢氧自由基·OH。 2）反应速度快,多数有机物在此过程中的氧
化速率常数可达106 ～109 L/(mol.s)。 3）适用范围广,较高的氧化电位使得·OH几
乎可将所有有机物氧化直至矿化,不会产生二 次污染。
4）可诱发链反应,由于·OH的电子亲和能为569. 3 kJ ,可 将饱和烃中的H原子拉出来，形成有机物的自身氧化,从 而使有机物得以降解，这是各类氧化剂单独使用时所不 能做到的；
电化学氧化法ຫໍສະໝຸດ 湿式空气氧化法湿式氧化法
湿式空气催化氧化法
超临界水氧化法
光催化氧化法
超声波氧化
一、臭氧概述
臭氧在常温常压下是一种不稳定、具有特殊刺 激性气味的浅蓝色气体。臭氧具有极强的氧化性 能，在碱性溶液中拥有2.07V的氧化电位，其氧 化能力仅次于氟，高于氯和高锰酸钾。基于臭氧 的强氧化性，且在水中可短时间内自行分解，没 有二次污染，是理想的绿色氧化药剂。
（2）直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器和 DNA，RNA，使细菌的新陈代谢受到破坏，导 致细菌死亡。
（3）透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的 脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变 而溶解死亡。
表1 臭氧消毒的优缺点
优点
缺点
消毒速度快、效果好 造价高，费用比氯贵
水中PPCPs去除技术介绍
水中PPCPs去除技术介绍城市污水处理厂的核心技术是生物处理技术，主要利用微生物代谢消耗掉废水中的有机污染物质。
但是传统的生物处理技术只能去除易生物降解的有机污染物，而大多数PPCPs 往往具有生物毒性或生物抑制性、复杂的分子结构、独特的生物化学性质（难溶及较低的吸附性能）。
在以去除化学需氧量（COD）为主要目的的城市污水处理系统中，PPCPs的生物转化是非常有限的。
此外，目前还有应用潜流湿地去除污水中PPCPs的研究实例。
Viactor 等人经过两年的试验，考察了潜流湿地对进水浓度1～25μg L-1的11种PPCP化合物的去除效率，结果表明，该工艺对咖啡因、水杨酸、二氢茉莉酮酸甲酯、羰基布洛芬的降解率在80%以上，对布洛芬、羟基布洛芬和萘普生的降解率为50%-80%，酮洛芬和双氯芬酸难以降解，加乐麝香和吐纳麝香由于强疏水性，可以被填料层吸附，因而去除率也达到80%以上，但是不被降解。
人工湿地占地面积大，处理速度慢，常由于设计不当使出水达不到设计要求或不能达标排放，在工程应用中限制较多。
由于PPCPs通常具有一些生物活性基团，传统的生物处理法并不能完全去除PPCPs。
目前，对这类难降解污水的处理方法主要是物理和化学处理方法。
常用的物理和化学方法有：混凝沉淀、吸附法、高级氧化技术、膜过滤等。
2.1 混凝法目前以地表水为水源的城市给水处理的常规工艺流程为：混凝一沉淀一过滤一消毒。
Carballa等研究了混凝对亲脂性、中性、酸性化合物3类共计8种PPCPs的去除效果，结果表明，强亲脂性的麝香和易被吸附的双氯芬酸的去除率最高，可达50-70%，而亲水性化合物的去除效率都较低（最大去除率仅为25%）；卡马西平和布洛芬在所有试验条件下均未被去除。
Temes等研究了采用FeCl3作为混凝剂对五种常见的PPCPs（双氯芬酸、立痛定、氯贝酸、必降脂、扑米酮）的去除效果，其去除率均不到10%。
Westerhoff等研究了Al2SO4和FeCl3等混凝剂对49种PPCPs的去除效果，结果表明，在28种采用LC/MS/MS进行分析的PPCPs中，只有氢可酮（24%）和红霉素（33%）的去除率大于20%，而在32种采用GC/MS/MS进行分析的PPCPs中，则有12种化合物的去除率大于20%，其中以PAHs多环芳烃的去除率最高。
如何做好环境保护与污水处理的工作
如何做好环境保护与污水处理的工作作者：王志强来源：《城市建设理论研究》2013年第25期摘要：下文主要结合笔者多年的工作实践经验，针对污水处理以及环境保护进行了阐述，并对治理城市污水提出了几点建议。
希望通过以下阐述，能与各位同仁相互交流，同时今后也能够为类似工程提供一些借鉴与参考。
关键词：污水处理方式；环境保护中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：引言伴随着社会经济的飞速发展和城市化建设进程的不断加快, 我国城市的数量和规模也在不断扩大，城市人口数量也在不断增加。
在城市发展过程中会排放大量的污水，这些污水如果不能得到妥善的处理就会对城市及其周围的环境造成极大的破坏，所以我们要对城市污水处理问题起到足够的重视。
接下来我们就来介绍一下城市污水处理厂与环境保护之间的密切关系，并且介绍几种处理城市污水的具体措施，希望能为我国城市建设提供一些具有可行性的建议。
1、污水处理的具体方式在城市发展过程中，污水处理工作是十分重要的，虽然这些工作可以带来巨大的环境效益，但是处理污水需要运用大量的资金，这就使得在实际操作中会受到资金不足的限制。
这也是我国城市污水治理过程中的最大问题。
经过调查研究显示，目前我国城市污水处理过程中仍然存在很多问题，接下来我们就来进行详细的介绍。
一是，目前我国在处理城市污水时仍然采用传统的活性污泥法，这种方法会耗费大量的能源，运行成本高，管理难度大，还很容易出现污泥膨胀的问题。
二是，现在我们所使用的处理设备已经不能满足低耗能，高效率的要求；三是，为了保护环境我国不断提高污水排放的标准，尤其是对氮、磷等物质更是做出了全新的要求，但是传统的污水处理工艺在脱氮除磷时需要耗费大量的能源，运作起来也较为复杂，这就不能满足社会发展的需要了。
所以我们必须要对传统的污水处理法进行全面的改进。
另外，现在各个城市在处理污水时都采用集中处理的方式，这就需要污水处理厂将城市中的污水都集中起来，这项工作的成本是十分巨大的，已经超过了建设处理厂的成本。
废水处理高级氧化及其催化剂技术
废水处理高级氧化及其催化剂技术随着工业发展，废水排放量急剧增加，高效水处理技术的开发与应用变得越来越重要。
相比生物处理为代表的常规技术，高级氧化技术可实现有机废水的高效处理，广泛应用于难降解有机废水的强化预处理和深度处理等过程，成为环境科学与技术领域的研究热点。
高级氧化过程与自由基密切相关，实现自由基的高效激发非常关键。
目前，高级氧化技术主要包括芬顿法、类芬顿法、过硫酸盐法、臭氧氧化法等，其反应过程多与催化技术密切相关。
高级氧化处理过程中，催化剂可有效促进自由基的快速生成和高效利用，提高反应速率，最终实现温和反应条件下的废水处理。
鉴于高级氧化法水处理技术的重要性，文中围绕高级氧化技术及其催化剂在难降解废水处理中的研究，对其进行了简要评述和展望。
1、高级氧化技术概况高级氧化技术是20世纪80年代兴起的新型、高效污染物控制技术，其通过高温、高压、电、声、光、催化剂等条件激发产生自由基，所产生的自由基的氧化能力接近或达到羟基自由基水平，这些自由基通过与有机污染物进行自由基链反应，最终实现污染物的降解与矿化。
经过几十年的发展，高级氧化技术得到多样化发展，主要包括芬顿氧化、类芬顿氧化、过硫酸盐氧化、臭氧氧化、湿式氧化、微波氧化和光催化氧化等。
由于反应条件和自由基产生原理的差异，不同高级氧化技术具有各自的技术特点和适用范围。
2、高级氧化技术及其催化剂2.1 芬顿氧化及其催化剂芬顿反应主要依靠Fe2+活化双氧水(H2O2)来产生羟基自由基，属于均相反应，具有催化效率高的特点。
研究表明，即使对于难降解的焦化废水，芬顿氧化仍具有较高的COD和挥发酚去除率，同时芬顿氧化还可提高废水的可生化性。
然而，芬顿氧化过程中大量使用Fe2+，存在因铁泥生成所引发的二次污染和处理成本问题。
为提高Fe2+的利用率，新型高效均相催化剂的开发及其催化氧化反应体系的建立非常关键。
HOU等基于羟胺的给电子作用，为芬顿催化氧化过程中Fe3+/Fe2+的原位循环提供了新策略，提高了反应体系中Fex+和H2O2的利用率。
我国水污染处理的几类常见方法
我国水污染处理的几类常见方法我国水污染处理的几类常见方法【摘要】进入二十一世纪以来，中国经济持续高速发展，随之而来的环境问题也尤为严重，尤其是中国水环境污染问题日趋恶劣。
如何有效地防治、处理水污染就成了摆在我们面前迫在眉睫的问题了。
本文将通过列举介绍在预防、处理水污染问题中的几种常见措施，详细系统的介绍我国在处理水污染问题时的常见方法。
以便能够更好、更有效地处理水污染问题。
随着人口的迅速增长，人们对水资源的需求量不断增大，与此同时对其造成的污染也日趋严重。
2000年我国7大水系57.7%的断面满足III类以上水质要求；21.6%的断面为IV类水质；6.9%的断面为V类水质；13.8%的断面属劣V类水质。
另外据统计，我国有80%以上的污水未经处理直接排入水域，90%以上的城市水域污染严重。
一、水污染的预防俗话说，治病不如防病。
很多国家已经意识到在水污染的防治工作中，预防水污染所需的成本远远小于治理水污染所消耗的能量与资金。
1990年通过的《美国污染预防法》强调了污染预防的重要性，并对贯彻“全过程控制”的源头消减战略作了详尽的规定。
我国《水污染防治法》中也同样提出了“预防为主”的策略。
水污染的预防可以从以下几个方面着手：1.1 减少城市生活污水居民生活污水其实在总污水排放中占据了一定的比例，其中含有大量有毒物质（清洁剂，润滑剂，涂料，漂白剂等），号召大众使用无磷洗涤剂，购买清洁产品，同时鼓励大众循环利用水资源以减少生活污水的排放。
1.2 减少农业污水(1)改善水管理，争取做到农业灌溉以滴灌等为主，尽量不使用漫灌方法。
(2)防止农药径流，污染水源。
1.3 减少工业污水(1)整合企业生产结构，做到企业生产过程中每一环节都零排放，实现清洁生产。
(2)加快环境科学的发展，研发环保新技术，以降低企业的环保成本。
从某种程度上看，企业的目的就是盈利，环保这个环节对于很多企业特别中小型企业来说，其成本过高，运行费昂贵，又不易维护，企业只能往其中投入资金却无法从中得到收益，如果真要运行起来，很可能给企业带来生存危机。
TiO2光催化原理和应用
TiO2光催化原理和应用WORD格式整理一.前言在世界人口持续增加以及广泛工业化的过程中，饮用水源的污染问题日趋严重。
根据世界卫生组织的估计，地球上22%的居民日常生活中的饮用水不符合世界卫生组织建议的饮用水标准。
长期摄入不干净饮用水将会对人的身体健康造成严重危害,世界范围内每年大概有200万人由于水传播疾病死亡。
水中的污染物呈现出多样化的趋势，常见的污染物包括有毒重金属、自然毒素、药物、有机污染物等。
常规的饮用水净化技术有氯气、臭氧和紫外线消毒以及过滤、吸附、静置等，但是这些方法对新生的污物往往不是非常有效，并且可能导致二次污染。
包括我国在内世界范围内广泛应用的氯气消毒法，可能在水中生成对人类健康有害的高氯酸盐。
臭氧消毒是比较安全的消毒方法，但是所需设备昂贵；而紫外线消毒法需要能源支持，并且日常的维护都需要专业的技术人员；吸附法一般需要消耗大量的吸附剂，使用过的吸附剂一般需要额外的处理。
这些缺点限制了它们的应用范围，迫切需要发展一种高效、绿色、简单的净化水技术。
自然界中，植物、藻类和某些细菌能在太阳光的照射下，利用光合色素将二氧化碳（或硫化氧）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）。
这种光合作用是一系列复杂代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。
光化学反应的过程与植物的光合作用很相似。
光化学反应一般可以分为直接光解和间接光解两类。
直接光解为物质吸收能量达到激发态，吸收的能量使反应物的电子在轨道间的转移，当强度够大时，可造成化学键的断裂，产生其它物质。
直接光解是光化学反应中最简单的形式，但这类反应产率一般较低。
间接光解则为反应系统中某一物质吸收光能后，再诱使另一种物质发生化学反应。
半导体在光的照射下，能将光能转化为化学能，促使化合物的合成或使化合物(有机物、无机物)分解的过程称之为半导体光催化。
半导体光催化是光化学反应的一个前沿研究领域，它能使许多通常情况下难以实现或不可能进行的反应在比较温和的条件下顺利进行。
污水处理技术最新进展
污水处理技术最新进展水是生命之源，然而随着工业化和城市化的快速发展，污水的产生量也日益增加。
污水处理成为了环境保护中至关重要的环节，其技术也在不断创新和进步。
本文将为您介绍污水处理技术的最新进展，带您了解这一领域的前沿动态。
一、膜生物反应器（MBR）技术的优化膜生物反应器是一种将膜分离技术与生物处理技术相结合的新型污水处理工艺。
近年来，MBR 技术在膜材料、膜组件设计和运行方式等方面不断优化。
在膜材料方面，新型的高分子材料如聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE）等的应用，提高了膜的抗污染性能和使用寿命。
同时，对膜表面进行改性处理，如增加亲水性涂层，能够有效减少膜污染，降低运行维护成本。
膜组件的设计也在不断改进。
从传统的平板膜和中空纤维膜，发展到如今的管式膜和浸没式膜组件，提高了膜的装填密度和处理效率。
此外，采用多段式膜组件布置，能够实现更灵活的工艺组合和更高效的污水净化。
在运行方式上，通过优化膜通量、错流速度和曝气强度等参数，MBR 系统的稳定性和处理效果得到了显著提升。
同时，结合智能化控制技术，实现了对 MBR 系统的实时监测和自动调控，进一步提高了运行效率和可靠性。
二、高级氧化技术的突破高级氧化技术（AOPs）在污水处理中具有广阔的应用前景。
常见的 AOPs 包括芬顿氧化、臭氧氧化、光催化氧化和电化学氧化等。
芬顿氧化技术通过 Fe²⁺和 H₂O₂的反应产生强氧化性的羟基自由基（·OH），能够快速降解有机污染物。
近年来，对芬顿反应的条件优化和催化剂的改进取得了重要进展。
例如，采用非均相催化剂替代传统的均相催化剂，不仅提高了催化剂的稳定性和重复使用性，还降低了铁泥的产生量。
臭氧氧化技术具有氧化能力强、反应速度快等优点。
新型的臭氧发生装置和高效的臭氧传质技术，提高了臭氧的利用率和氧化效果。
同时，将臭氧与其他技术如活性炭吸附、生物处理等联合使用，能够实现对复杂污水的深度处理。
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光催化氧化技术在水处理领域应用进展及存在问题摘要: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: 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TiO可持续发生水的氧化还原反应，标志着光催化氧化水2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、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O 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或OH-及H2有机物氧化，其反应机理如下:TiO2+hv→h++e- h++e-→E H2O→H++OH- h++OH-→·OH h++H2O+O2-→·OH+H++·O2- h++H2O→·OH+H+ e-+O2→O2-·O2-+H+→HO2· 2HO2·→O2+H2O2 H2O2+·O2-→·OH+OH-+O2 H2O2+hv→2·OH Organ+·OH+O2→CO2+H2O+其他产物 M n++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、TiO2 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 胶法制备TiO2粉体,研究TiO2粉体光催化降解印染废水的可行性,结果表明: CODcr为268mg/L的印染废水,用125 W 荧光灯照射,初始pH= 3 时,脱色率最高;纳米TiO24g/L 的用量时,光降解效果最佳;光照距离为9 cm,光照时间2h对去除CODcr和脱色率效果最好; 综合起来纳米TiO2降解印染废水可使CODcr为268 mg/L的印染废水脱色率达到96% ,CODcr去除率为86%。
同时做了TiO2回收试验,结果表明: TiO2催化性能比较稳定,可重复使用,且仍具有较好的光催化性能。
(2) 农药废水处理农药废水的特点是所含有机物毒性大,难以降解,并具有生物积累性。
周波等以钛酸丁酯为原料,以天然沸石作载体负载TiO2制备光催化剂; 并采用高压汞灯为光源,用负载型TiO2光催化降解敌敌畏和对硫磷。
结果表明: 农药光照2h左右可完全被光催化氧化为磷酸盐。
Misook Kang对除草剂百草枯进行了研究,采用水热合成的纳米TiO2薄膜与紫外光对其进行光催化分解,15h 后百草枯的转化率约为100% ,其最终产物分别为CO2、NH4+、NO3- /NO2-、H20 和HC1 等。
(3) 制革废水处理制革废水主要来自于皮革浸水、浸酸、加酯、染色等湿操作中的准备工段和鞣制段,废水的COD和色度严重超标,有极其难闻的气味,属污染严重且较难处理的工业废水。
史亚君采用纳米TiO2光催化氧化法进行制革废水处理的实验,实际废水取自宁波余姚某皮制件厂总排放口,在初始pH = 6,光照时间6h,催化助剂FeC13的加入量3.36mg/L,纳米TiO2加入量100mg/L条件下, 处理后出水COD和色度去除率分别达到65.0% 和91.4% ,且可生化性大大提高。
(4) 造纸废水处理造纸废水成分复杂,多含有苯酚、氯酚类、卤代烃类等难降解有机污染物,且COD 浓度高,色度大。
伍胜等对造纸废水的光催化降解研究表明,在催化剂选择20%金红石和80%锐钛矿组成的混晶型TiO2 ,催化剂用量lg/L,曝气采用纯氧曝气, O2流速为0.5L/min的条件下,TMP废水、纸厂废水等低污染物废水比KP废水更适宜于TiO2光催化降解处理。
H.D.Mansilla 等用O2/TiO2(P25)/UV光催化氧化造纸厂漂白阶段所排放废水中的酚与多酚化合物,废水初始色度为4510度,初始COD质量浓度为1787mg/L,反应1min即可使色度降低40% ,COD质量浓度下降50% 。
(5) 含油废水处理油污染是水体污染的重要类型之一,主要是石油开采、储运、炼制和使用过程中造成的。
方佑龄等用硅偶联剂将纳米TiO2偶联在硅铝空心微球上,制备了漂浮于水上的TiO2光催化剂,并以辛烷为代表,研究了水面油膜污染物的光催化分解,取得了满意效果。
(6) 含有表面活性剂的废水处理含有表面活性剂的废水不但容易产生异味和泡沫,而且还会影响废水的可生化性。
非离子型和阳离子型表面活性剂不但很难生物降解,有时还会产生有毒或者是不能溶解的中间体.采用纳米TiO2光催化分解表面活性剂已取得了较好的结果。
冯良荣等对TiO2光催化降解十二烷基苯磺酸纳(SDBS)的反应机理作了较详细的阐述,在优化工艺条件下,制备得到8.5nm 催化剂,在500W 紫外线高压汞灯照射下光催化氧化十二烷基苯磺酸钠5h,COD去除率达到91%以上。
2、饮用水处理饮用水的污染问题已引起了人们的广泛关注,特别是经消毒处理后的副产物问题急待解决。
与传统饮用水处理技术相比,TiO2光催化氧化技术能够有效避免Cl2、O3、ClO2等消毒剂所产生的副产物,杀菌能力强,最重要的是Ti02光催化处理不会形成对人体有害的中间产物,这使得它在饮用水的处理上具有明显的优势。
李田等用玻璃纤维网为载体研制出TiO2固定膜,将其用于自来水深度净化的研究。
在低压汞灯照射1h 后, 发现有机物的总量减少了近70%, 三氯甲烷的去除率也达70%3、垃圾渗滤液处理垃圾渗滤液有机污染物浓度高、种类多且色度大,属典型难生物降解的高浓度有机废水。
杨运平等采用UV/ TiO2与Fenton 试剂法的联合工艺处理垃圾渗滤液,考察了反应温度、pH 值、TiO2投加量、H2O2用量等对去除率和脱色率的影响,比较了单一的Fenton 法、UV/TiO2法和UV/TiO2/Fenton 法处理垃圾渗滤液的效果。
结果表明,反应温度越高,对垃圾渗滤液中的去除率和脱色率也越高; pH=4 时处理效果较好,pH 值过低会抑制·OH 的产生, pH 值过高则水中胶体不易被去除,且Fe2+易失去催化活性;TiO2投加量需适当,TiO2过量会引起光散射,降低紫外光辐射效率;过量的H2O2会引发自由基链反应终止; UV/TiO2与Fenton 试剂耦合,可促进TiO2表面羟基化,提高·OH 的生成效率,加快自由基的链传递,提高对污染物的降解速率。
4、光催化氧化技术的联用虽然光氧化技术经研究表明具有良好的氧化还原能力,但由于当今水体中污染物的复杂性和多样性,使得单独使用某一技术往往达不到理想的效果。
近几年来,许多科研人员将光催化技术与其他方法联用取得了诸多成果。
泽田胜也等考查了超声波与光催化氧化技术结合对1, 2-二氯乙烯( DCE) 的降解; Vinodgopal等进行了光电催化降解染料AO7的研究; 朱锡海等将多相三维电极引入了光催化技术中; 赵玉光等制作了生物- 光催化反应器。
这些研究成果表明,把光催化氧化技术与其他方法相结合,产生高效、经济的新技术是行之有效的。
三、光催化技术在水处理中存在的问题及其未来研究方向光催化氧化反应只需要光、催化剂和空气,处理成本相对较低,已成为一种较有前景的水处理方法。
但国内目前对它的研究还停留在实验室水平,如实现其工业化,还需在反应机理和反应动力学、寻找高效光催化剂、反应器模型的设计、催化剂的固载化、降低成本等方面作进一步的研究。
由于粉末催化剂在实际生产中难以应用,于是近年来趋向于发展固定相催化剂。
然而作为近30 年发展起来的新的研究领域,光催化降解现在还基本上停留在理论研究阶段,实际应用很少。
因此无论是在光催化机理的研究方面,还是在工业实际应用中都需要进一步的深入研究,主要表现在如下几个方面:( 1) 制备高效率的催化剂,提高催化剂的催化活性。
进一步完善催化剂的改性技术,将贵金属、金属离子、光活性物质加入催化剂中,或者将多种光催化剂复合,以提高光催化剂活性。
另外,进一步研究制备超细易分散纳米材料,制备更高光效的其他光催化剂。
( 2) 选择合适的载体,研究催化剂固定技术。
制备负载型催化剂,使其既能保护甚至提高TiO的光催化活性,又能提供较强的结合度,以便回收重复使用;2研究载体与光催化剂之间的相互作用,探讨固载过程中各个影响因素对光催化过程的影响; 解决负载化所带来的传质受限的问题等。
( 3) 设计高效实用的反应器。
进一步研究光催化降解有机物的机理和降解动力学,从而确定相应高效的反应器模型,在此基础上设计出高效实用的反器。
( 4) 提高对太阳光的利用率。
自然光中可被光催化反应所利用的辐射光范敏化,从而加大激发光源围有限,通过对催化剂表面改性,利用敏化材料将TiO2的可利用波长范围,提高太阳光的利用率,以太阳光代替紫外光,可降低处理成本, 有着重要的工程意义。
( 5) 结合其他水处理技术,获取最佳的处理效果。
光催化氧化技术被认为是在环境保护领域内一种有前途的新型高级氧化技术,与其他处理技术组合成为处理水中污染物的一个热点。