光催化氧化技术及其在废水处理中的应用
污水处理中的高级氧化技术及其应用
污水处理中的高级氧化技术及其应用污水处理一直以来都是环境保护的重要领域之一。
随着工业化的快速发展，环境污染问题日益凸显，传统的污水处理技术已经难以满足庞大的需求。
高级氧化技术作为一种新兴的污水处理技术，因其高效、低成本等优势，逐渐受到人们的重视和应用。
高级氧化技术是一种利用高能化学活性氧自由基来降解有机污染物的一种方法。
它通过氧化剂的投加和激发剂的加入来产生高能氧自由基，使得有机污染物发生脱除和降解的化学反应。
下面将从高级氧化技术的原理和应用领域两方面来探讨这一技术的发展。
一、高级氧化技术的原理高级氧化技术的核心原理就是利用高希尔茨活性氧自由基来对有机污染物进行氧化降解。
高希尔茨活性氧自由基具有较高的氧化能力，能够迅速、高效地将有机物分解成低分子化合物和水。
高级氧化技术主要包括光催化氧化、臭氧氧化和超声波氧化等多种形式。
1. 光催化氧化光催化氧化是指通过将光能转化为化学能来产生高能氧自由基的过程。
这种方法一般利用可见光或紫外光照射携带光催化剂的反应体系，使催化剂吸收光能，激发产生高希尔茨活性氧自由基，从而对有机污染物进行氧化降解。
2. 臭氧氧化臭氧氧化是指利用臭氧气体和有机污染物发生反应来实现氧化降解的过程。
臭氧具有强氧化性，能迅速分解有机物分子，将其转化为无害的物质。
臭氧氧化技术无需外加催化剂，具有操作简单、成本低廉等优点。
3. 超声波氧化超声波氧化是指利用高频超声波在水中产生空化现象，形成空化气泡，并且因空化气泡快速坍塌产生大量能量释放，从而引起水中的化学反应，降解有机污染物。
超声波氧化技术具有能量强、溶液混合效果好的特点，对水中的有机污染物具有有效去除作用。
二、高级氧化技术的应用领域高级氧化技术在污水处理领域具有广泛的应用前景。
以下将针对污水处理过程中的几个重要环节来探讨其应用。
1. 预处理阶段在污水处理过程中，往往存在大量的有机污染物，这些有机污染物会对后续的处理过程产生影响。
高级氧化技术可以应用于预处理阶段，通过对原始废水进行氧化降解，降低有机物浓度，提高后续处理过程的效果。
光催化处理废水原理
光催化处理废水原理一、引言随着工业化进程的加速和人口的增长，水资源的短缺和水污染问题日益严重。
废水处理成为环保领域中一个重要的研究方向。
光催化技术是一种新型的废水处理技术，具有高效、无二次污染等优点，因此被广泛应用。
二、光催化处理废水原理1. 光催化反应概述光催化反应是利用半导体材料在光照下产生电子空穴对，通过电子和空穴在溶液中传递和参与氧化还原反应，从而使有机物质分解为无害物质的过程。
2. 光催化反应机理（1）半导体材料吸收光子能量激发电子：当半导体材料处于光照状态下时，其表面会吸收到光子能量，激发出电子从价带跃迁到导带形成电子空穴对。
（2）电子空穴对在半导体表面扩散：由于半导体表面存在缺陷或氧化物等活性位点，在这些位点上电子空穴对可以相互作用并扩散。
（3）电子和空穴在溶液中参与氧化还原反应：当电子和空穴到达半导体表面时，它们可以与溶液中的氧分子或水分子发生氧化还原反应，生成自由基等活性物质，从而使有机物质分解为无害物质。
3. 光催化废水处理工艺（1）半导体材料的选择：目前常用的半导体材料有二氧化钛、氧化锌、二硫化钼等。
其中，二氧化钛是最常用的光催化材料之一，因为其光吸收谱覆盖了紫外到可见光区域，并且具有良好的稳定性和可再生性。
（2）反应器的设计：光催化反应器通常采用悬浮式或固定式两种形式。
悬浮式反应器通过搅拌或气泡等方式使溶液中的废水与半导体材料接触，固定式反应器则将半导体材料固定在反应器内壁上，让废水流过材料表面进行处理。
（3）光源的选择：不同的半导体材料对不同波长的光有不同的吸收能力，因此选择合适的光源对于提高光催化反应效率至关重要。
常用的光源有紫外灯、氙灯等。
4. 光催化反应影响因素（1）半导体材料性质：半导体材料的晶体结构、晶粒大小、比表面积等性质会影响其光催化活性。
（2）废水特性：废水中含有不同种类和浓度的有机物质、无机物质和微生物等，这些物质会影响光催化反应速率和效果。
（3）溶液pH值：溶液pH值对于半导体材料表面电荷状态和废水中活性物质形态等都具有重要影响，因此需要根据不同的废水特性选择合适的pH值。
二氧化钛光催化技术在污水处理领域中应用
二氧化钛光催化技术在污水处理领域中应用二氧化钛光催化技术在污水处理领域中的应用引言随着工业的发展和人口数量的增加，污水处理成为了一个日益重要和紧迫的问题。
传统的污水处理方法存在着一些问题，如工艺复杂、处理效果差、成本高等。
因此，我们需要寻找一种更为高效和经济的污水处理技术。
二氧化钛光催化技术是近年来发展起来的一种新型污水处理技术。
该技术利用了二氧化钛的强大的光催化性能，能够将有害污染物转化为无害物质。
本文将以二氧化钛光催化技术在污水处理领域中的应用为中心，综述该技术的原理、关键技术和应用案例。
一、二氧化钛光催化技术的原理1.1 光催化原理光催化是指在光照的作用下，通过光生电荷对物质进行催化反应。
二氧化钛具有较大的能带间隙和良好的光吸收能力，在紫外光照射下，二氧化钛表面产生电子和空穴对，形成电荷对。
这些电子和空穴对能够参与不同的反应，从而实现有机污染物的降解和氧化。
1.2 光催化材料选择与制备二氧化钛的晶型和表面结构对光催化反应具有重要影响。
常见的二氧化钛晶型有锐钛矿型和金红石型，其中锐钛矿型TiO2的光催化活性更高。
制备二氧化钛光催化材料的方法主要包括水热法、溶胶-凝胶法、气相沉积法等，其中水热法制备的二氧化钛颗粒具有较好的光催化性能。
二、二氧化钛光催化技术在污水处理中的关键技术2.1 光源选择与辐照条件控制二氧化钛光催化技术需要紫外光激发二氧化钛表面的电子和空穴对，因此选择适合的光源非常重要。
传统的光源有氙灯、汞灯等，不过这些光源有功耗大、寿命短等问题。
近年来，LED光源得到了广泛应用，能够提供稳定、可调节的紫外光，是二氧化钛光催化技术的理想光源。
2.2 二氧化钛载体设计与制备为了提高二氧化钛的光催化性能，可以将二氧化钛负载在一些载体上，形成复合光催化材料。
常用的载体材料有氧化铁、活性炭等。
此外，调控二氧化钛的纳米结构也是提高光催化性能的关键。
可以通过pH调节、加入表面活性剂等方法实现纳米结构的调控。
光反应在环境污染物处理中的应用
光反应在环境污染物处理中的应用光反应是指利用光能对物质进行化学反应的过程。
在环境污染物处理中，光反应被广泛应用。
这是因为光反应可以高效地降解污染物，而且不需要添加化学试剂，对环境不会产生二次污染。
下面将介绍几种常见的光反应处理技术。
1. 光催化氧化法光催化氧化法是利用光催化剂和氧气降解污染物的方法。
常见的光催化剂包括TiO2、ZnO、Fe2O3等。
光催化剂在阳光下激活，形成激发态电子，然后与氧气反应产生氧自由基。
氧自由基具有极强的氧化性，可以氧化污染物分子，将其转化为无害的物质，或者分解成小分子化合物。
光催化氧化法对有机物污染物的降解效果极好，已经广泛应用于水处理和空气净化等领域。
2. 光催化还原法光催化还原法是将污染物还原成形态更为稳定、无害的物质。
这种技术常用的催化剂有银、铜、铁等金属及其氧化物。
在银催化下，污染物会被还原成银粒子，通过控制反应条件，可以将银粒子收集起来，达到去除污染物的作用。
此外，电催化还原还是一种光催化还原方法，它是利用电流促进催化反应达到去除污染物的目的。
3. 光催化分解法光催化分解法是将污染物分解为较小的无害物质，最终实现去除污染物的目的。
常用的催化剂有二氧化钛、氯化银等。
受光照射后，催化剂会形成空穴和电子，空穴可以引起水分子分解，生成氢离子和氧化物自由基，氧化物自由基可以进一步奥氏体异构化水溶液中的有机物，从而分解出无害物质。
4. 光解法光解法是利用光解效应将污染物分解为无害物质。
常用的污染物包括含氯有机物、溴酸盐类化合物等。
在光解过程中，污染物分子会先吸收光子，产生有能的分子，随后会发生裂解反应，分解为更为简单的物质。
这种方法的优点在于破坏了污染物分子的化学键，可以彻底清除其污染性质。
综上所述，光反应在环境污染物治理中具有广泛的应用前景，可以为改善环境质量作出重要贡献。
未来需要进一步研究和开发新的光催化剂，提高光反应技术的效率和稳定性，使其成为环境污染防治的重要工具。
【精品】光催化技术在水处理中的研究进展-中国污水处理工程网
光催化技术在水处理中的研究进展-中国污水处理工程网光催化技术在水处理中的研究进展摘要：光催化氧化技术作为一种新兴的氧化技术近年来在难降解污染物的处理方面得到了广泛的研究。
结合光催化氧化技术的原理及国内外的研究进展情况，阐述光催化氧化在处理染料废水、表面活性剂废水、制药废水、有机农药废水、含油废水、无机污染废水方面的应用状况，以及用于去除消毒副产物以及消毒方面的情况。
分析影响光催化反应的因素，主要有：催化剂浓度、污染物浓度、光照条件及催化剂制备条件，并对今后该技术的发展方向提出建议。
关键词：光催化氧化水处理影响因素研究进展中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1672-9064(2012)02-0051-03随着水污染情况的日益加重，对污染水体的治理已经越来越受到全球范围的关注，成为环保领域的一个重要课题，目前许多国家和地区的地表水及地下水均受到不同程度的污染。
水体的污染物来源于各个领域，仅仅地面水体中检出的有机物达到2221 种，其中具有致癌、致畸的达数百种之多［1］。
光催化氧化技术与传统的污水处理技术相比能够对多种污染物进行去除，且不存在二次污染。
该技术在常规条件下即可实现，能耗低、反应快、操作简、处理效率高。
近些年来，对于光催化氧化技术的研究成为一个热门方向，研究表明其可应用于处理生活废水、农业废水及工业废水，也可用于消毒。
1 光催化技术机理光催化氧化技术是利用半导体作催化剂，通常有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS 和SnO2等。
当催化剂接受一定能量的光照时，价带中的电子被激发到导带，价带产生空穴。
电子和空穴分别具有还原性和氧化性，将周围水和氧气激发为更具活性的离子基，从而破坏有机物结构。
以TiO2为例，光催化氧化的反应通式如下：TiO2 + hv →TiO2（e -+ h+）TiO2（h+）+ H2Oad → TiO2 +·OHad + H+式中e-——晶体表面的电子；h+——晶体表面的空穴。
二氧化钛光催化氧化在碳纤维生产废水处理中的应用
具 有光催 化功 能的Ｔｉ ０， 固载膜 ， 可 以
使 催化 ￣ ｊ ｒ ｒｉ Ｏ， 连 续使 用 ， 克 服 了悬 浮 式催化￣ Ｊ ｌ Ｔ ｉ Ｏ， 回收和分离 的问题 。
但Ｈ２ Ｏ ２ 投加 量超 过 ８ ． ０ ｋ ｇ／ ｔ 时， 降解
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率就 越快 ， 但 低初 始浓 度下污 染物 的 降解总量小 于高初始浓度 下污染物的 降解总 量。 调 节池 进 水经光 催化 后化 学 需 氧量 （ ＣＯＤ） 和有 机 物分 解 率变
化情 况见 图 ｌ 所示 。 从 图 １ 可 知 ，当 初 始 浓 度 由 １ ０ １ ｌ ｍｇ ／ Ｌ 增加到 ３ ］ ８ ０ ｍｇ ／ Ｌ 时， 经光
效率 反而呈降低趋势 。 因此 ， 必须严格
２ ． 模块化设计
根 据 污 染 物 浓 度调 整进 出水 的 流量 ， 以控 制污 染物 在反应 器 中的停 留时间。 若污 染物浓度低 ， 则反应 时间 短， 加 药量也少 ； 浓度越 高 ， 加 药量及 反 应 时间都 要相 应增 加 ， 以保证 出水
一
光催化氧化法原理
光 催 化 氧 使 用氧化
化 氧化技术 为难 降解的有 机废水处 理 提 供 了有 效 的解 决 办法 。 至今 己发 现
３ ０ ０ ０ 多种难 降解的有机 化合物可 以在
剂 或 ｕＶ辐 射 的效 果 。 反 应器 的 关键 装 置是 一个 光催 化 氧化单 元 ， 每 个单 元 中有大 面积 的锐钛 型Ｔｉ Ｏ： 固载膜 ， 在 单元 内流动时废 水与 内壁 的固载膜 接触 ， 在其表 面发生光催化 氧化反 应 ， 同时Ｈ Ｏ 在 紫 外 光作 用 下也 进 行 氧
光催化技术在环境治理中的应用
光催化技术在环境治理中的应用光催化技术是一种利用光能激发催化剂的反应活性，以降解、氧化或转化有害物质的方法。
其在环境治理中有着广泛的应用，既可以处理空气污染问题，也可以改善水质。
本文将从光催化技术的原理、空气污染治理和水质改善三个方面来探讨光催化技术在环境治理中的应用。
一、光催化技术原理光催化技术是一种通过光能激发催化剂的反应活性的方法，光催化反应一般发生在载体表面。
在光催化反应中，光能将被催化剂吸收，电子从催化剂的价带跃迁到导带，产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对可以参与氧化还原反应，从而降解、氧化或转化有害物质。
此外，光催化技术还可以利用光照生成的超级氧离子(O2·-)和羟基自由基(·OH)来氧化有机物。
二、空气污染治理1. VOCs的治理挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)是空气污染中的主要成分之一。
光催化技术可以有效地降解VOCs。
在光催化反应中，选择适当的催化剂，通过光照激发产生的电子-空穴对可以与VOCs发生氧化反应，将其降解为二氧化碳和水。
2. NOx的治理光催化技术还可以处理氮氧化物(NOx)的污染。
NOx在大气中会与其他污染物反应生成臭氧(O3)，导致光化学烟雾的产生。
通过在光催化反应中引入催化剂，光照下产生的超级氧离子和羟基自由基可以将NOx氧化为无害的氮气(N2)和水。
三、水质改善光催化技术在水质改善方面也有广泛的应用。
1. 有机污染物的去除光催化技术可以有效地去除水中的有机污染物。
同样通过光照激活催化剂产生的电子-空穴对，可以与有机污染物发生氧化反应，将其降解为无害的物质。
2. 重金属离子的去除光催化技术还可以去除水中的重金属离子。
通过光照下催化剂的活化，产生的超级氧离子和羟基自由基可以与重金属离子发生沉淀反应或氧化沉淀反应，将其沉淀下来或转化为无害的物质。
同时，光催化技术还可以用于水体中的细菌和微生物的消毒，可以有效地杀灭水中的细菌，提高水质。
光催化氧化法在造纸废水处理中的应用与发展
在环境 中长期存在 ，对环境中的生物具有强烈的致癌 、 致畸 、 致多发性脑神经病变作 用， 影响生物 的内分泌系 统（ 生长延迟 、 甲状腺功 能紊乱 、 生产 能力降低 、 雄性雌 性化、 雌性雄性化） 。二十世纪 ９ 阎 ０年代早期， 美国和加 拿大的研究表明， 生活在漂 白硫酸盐纸浆厂下游 的鱼类 出现性成熟延迟 ， 生殖腺缩小 ， 繁殖 数量发生改变和第 二性征退化等症状 。因此， 有效地处理造纸废水 中的 有毒有害物质是造纸 、 环保 部门极为关注 的问题。
Ｃ Ｄ Ｂ Ｄ 去 除率 分 别 达 ２％一 ０ ４ ％一 ２ 但 可 溶 Ｏ ，Ｏ ２ ６ ％，７ ６ ％。
ｌ 造纸废 水的特点及危 害
在造纸工艺中，所用原料除木材 以外 ，还有竹、 麦 草、 稻草等非木材。制浆过程中通常需要加入一些必要 的化学试剂和化学助剂 ， 白工段通常采用含氯化合物 漂
造纸工业是一个 耗水耗 能工业 ， 每产 生 １ 吨纸需耗 水 ６ｍ ０ 驯。同时， 也是继石油、 水泥、 皮革 、 纺织和钢铁工 业之后的第六大污染工业 。 排放大量 的气态、 液态 、 固态 污染物进入环境 。其废 水具有 Ｃ Ｄ ｒＢ Ｄ 高， Ｏ ｃ、 Ｏ 纤维悬 浮物 多， 难生物 降解有毒物含量高， 色度大 ， 有硫醇类恶 臭气味等特点。未经 处理的废水排放 到新鲜水体 中， 将
摘 要 ：文章介 绍了造纸废水 的产 生废水 中的应 对
用 进 行 了较 详 细 的 阐述 ， 并对 其 今 后 的 发展 方 向 进行 了展 望 。
关键词 ：造纸废水； 光催化氧化； 应用与发展
中图分类号 ：Ｘ ９ ７３ 文献标识码：Ａ