光催化氧化技術在水處理中的應用及研究進展
摘要：先(xian)容(rong)了(le)(le)光催化(hua)氧(yang)化(hua)的機理,就(jiu)TiO2固定化(hua)制(zhi)備、改性(xing)、光催化(hua)氧(yang)化(hua)在降解廢水中(zhong)有機污染物、無機污染物以及飲用水處理中(zhong)的研究進展(zhan)進行了(le)(le)闡(chan)述,提出了(le)(le)今后的發(fa)展(zhan)方向(xiang)。
關鍵詞：納米二(er)氧化(hua)(hua)鈦,光(guang)催化(hua)(hua)氧化(hua)(hua),水處理,研究(jiu)進展
光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)催(cui)化(hua)氧化(hua)技(ji)術(shu)是一種新興的(de)(de)(de)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)技(ji)術(shu)。1972年,Fu-jishima和Honda[1]報(bao)道(dao)了在(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)電池(chi)中光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)輻射TiO2可(ke)(ke)持續發(fa)生(sheng)水(shui)的(de)(de)(de)氧化(hua)還原反應,標志著光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)催(cui)化(hua)氧化(hua)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)時代的(de)(de)(de)開始。1976年,Carey等(deng)[2]在(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)催(cui)化(hua)降解(jie)水(shui)中污(wu)染物(wu)方面進行了開拓性的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)。此后,光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)催(cui)化(hua)氧化(hua)技(ji)術(shu)得到迅速發(fa)展(zhan)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)催(cui)化(hua)技(ji)術(shu)具(ju)有(you)反應條件溫順、能耗低、操(cao)縱簡便、能礦化(hua)盡大多數有(you)機物(wu)、可(ke)(ke)減(jian)少二(er)次污(wu)染及(ji)可(ke)(ke)以用太(tai)陽光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)作(zuo)(zuo)為(wei)反應光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源等(deng)突(tu)出優(you)點,在(zai)難(nan)降解(jie)有(you)機物(wu)、水(shui)體微污(wu)染等(deng)處(chu)理(li)(li)(li)中具(ju)有(you)其(qi)他傳統水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)工藝所無法相比的(de)(de)(de)優(you)勢,是一種極具(ju)發(fa)展(zhan)前途(tu)的(de)(de)(de)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)技(ji)術(shu),對太(tai)陽能的(de)(de)(de)利用和環境保護有(you)著重大意(yi)義。
1.TiO2光催(cui)化劑(ji)的特性及光催(cui)化氧(yang)化機理
TiO2有銳(rui)鈦礦(kuang)型(xing)(xing)、金(jin)紅石型(xing)(xing)和板鈦礦(kuang)型(xing)(xing)三種晶(jing)型(xing)(xing)。同(tong)樣條件下,銳(rui)鈦礦(kuang)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)性(xing)(xing)較好。在(zai)(zai)眾多(duo)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑中,TiO2是(shi)(shi)目(mu)(mu)前公認的(de)(de)(de)(de)最有效的(de)(de)(de)(de)半導(dao)體催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑,其特點有:化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質穩定,能(neng)有效吸收太陽光(guang)(guang)譜(pu)中弱紫外輻(fu)射部分(fen),氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原性(xing)(xing)極(ji)強(qiang),耐酸堿和光(guang)(guang)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)腐蝕,價廉無(wu)毒。目(mu)(mu)前對(dui)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)機理研究尚不成(cheng)熟,一(yi)般以為(wei)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)法是(shi)(shi)以N型(xing)(xing)半導(dao)體的(de)(de)(de)(de)能(neng)帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)理論為(wei)基(ji)礎。TiO2屬于N型(xing)(xing)半導(dao)體,其能(neng)帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)是(shi)(shi)不連(lian)續的(de)(de)(de)(de),在(zai)(zai)布滿電(dian)子(zi)的(de)(de)(de)(de)低能(neng)價帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(VB)和空的(de)(de)(de)(de)高能(neng)導(dao)帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(CB)之(zhi)(zhi)間存在(zai)(zai)一(yi)個禁(jin)帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai),帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)隙能(neng)為(wei)3.2eV,光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)(hua)所(suo)需進射光(guang)(guang)最大波長為(wei)387.5nm。當λ≤387.5nm的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)波輻(fu)射照射TiO2時,處于價帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)被激發(fa)躍遷(qian)到導(dao)帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai),天生(sheng)(sheng)高活(huo)性(xing)(xing)電(dian)子(zi)(e-),同(tong)時在(zai)(zai)價帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)上產生(sheng)(sheng)相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)空穴(h+),從而形成(cheng)具有高度活(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)/空穴對(dui),并在(zai)(zai)電(dian)場作用(yong)下分(fen)離,向粒子(zi)表面遷(qian)移,既可(ke)(ke)直接將(jiang)吸附的(de)(de)(de)(de)有機物(wu)分(fen)子(zi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua),也可(ke)(ke)與吸附在(zai)(zai)TiO2表面的(de)(de)(de)(de)羥基(ji)或水分(fen)子(zi)反應天生(sheng)(sheng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)很強(qiang)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)物(wu)質氫(qing)氧(yang)(yang)自由基(ji)·OH。·OH自由基(ji)是(shi)(shi)一(yi)種非選擇性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑,可(ke)(ke)以氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)包括生(sheng)(sheng)物(wu)難以降解的(de)(de)(de)(de)各種有機物(wu),使之(zhi)(zhi)徹底氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)為(wei)CO2,H2O和其他無(wu)機物(wu)。
2.TiO2固定化制備及改性研究
2.1TiO2固定化制備
針對(dui)TiO2粉(fen)末回收困(kun)難且不(bu)能有(you)效利(li)用(yong)(yong)(yong)可見(jian)光(guang)等缺點(dian)(dian),催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)固(gu)定(ding)化(hua)(hua)不(bu)僅(jin)是解決催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)回收利(li)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)有(you)效途徑,也(ye)是運用(yong)(yong)(yong)活性(xing)(xing)組分(fen)和(he)載體(ti)(ti)的(de)(de)各項功能,以(yi)改善催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)功能的(de)(de)理想形(xing)式(shi)(shi)。TiO2固(gu)定(ding)化(hua)(hua)制備(bei)方(fang)法(fa)(fa)(fa)主(zhu)要(yao)有(you):1)粉(fen)體(ti)(ti)燒結法(fa)(fa)(fa),此法(fa)(fa)(fa)簡(jian)單(dan)易(yi)行,光(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)活性(xing)(xing)較(jiao)高,但存在牢(lao)固(gu)性(xing)(xing)欠佳、分(fen)布不(bu)均等題目(mu)。2)偶(ou)聯法(fa)(fa)(fa),這(zhe)種方(fang)法(fa)(fa)(fa)將(jiang)TiO2粉(fen)體(ti)(ti)與載體(ti)(ti)通(tong)過偶(ou)聯劑(ji)粘合(he)在一起,適(shi)用(yong)(yong)(yong)于(yu)制備(bei)TiO2復合(he)涂料。3)溶(rong)膠(jiao)—凝(ning)膠(jiao)法(fa)(fa)(fa)制備(bei)TiO2薄膜(mo),這(zhe)是目(mu)前(qian)常用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)一種制備(bei)方(fang)法(fa)(fa)(fa)。此法(fa)(fa)(fa)制備(bei)的(de)(de)薄膜(mo)不(bu)僅(jin)均勻性(xing)(xing)和(he)結晶性(xing)(xing)較(jiao)好,而且可以(yi)通(tong)過改變溶(rong)膠(jiao)—凝(ning)膠(jiao)參(can)數來控制膜(mo)的(de)(de)表面(mian)積和(he)孔結構(gou),制得高活性(xing)(xing)的(de)(de)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji),技(ji)術簡(jian)單(dan),但多次浸漬、提拉使制備(bei)過程歷(li)時(shi)較(jiao)長。國內(nei)外研究中所應(ying)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)載體(ti)(ti)主(zhu)要(yao)有(you)硅膠(jiao)、玻璃、鋁材(cai)、陶瓷(ci)、石英(ying)玻璃管和(he)光(guang)導纖維等。總(zong)之(zhi),催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)固(gu)定(ding)化(hua)(hua)方(fang)式(shi)(shi)很多,但都有(you)不(bu)足之(zhi)處,解決催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)固(gu)定(ding)化(hua)(hua)題目(mu)還(huan)是目(mu)前(qian)研究工作的(de)(de)重點(dian)(dian)。
2.2TiO2的改性
TiO2吸收(shou)波(bo)長狹窄,對太陽光(guang)的(de)利用(yong)率低。為(wei)擴展(zhan)TiO2吸收(shou)波(bo)長范圍和進步光(guang)催化(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing),對TiO2進行(xing)改(gai)性(xing)(xing)研究是十分(fen)必要的(de)。目前對TiO2的(de)改(gai)性(xing)(xing)研究主要集(ji)中在(zai)以(yi)下幾個(ge)方(fang)(fang)面(mian):1)半導體(ti)(ti)復(fu)合(he)。通(tong)過兩(liang)種不同禁帶(dai)寬(kuan)度的(de)半導體(ti)(ti)復(fu)合(he)可(ke)(ke)進步系(xi)(xi)統的(de)電(dian)荷分(fen)散效(xiao)(xiao)果,擴大(da)TiO2的(de)光(guang)譜響應(ying)(ying)范圍。復(fu)合(he)方(fang)(fang)式有簡(jian)單的(de)組(zu)合(he)、摻(chan)雜、多層(ceng)結構和異相組(zu)合(he)等。例如,復(fu)合(he)體(ti)(ti)系(xi)(xi)CdS-TiO2[3]中,由于(yu)CdS(Eg2.5eV)可(ke)(ke)能被波(bo)是非于(yu)500nm的(de)可(ke)(ke)見(jian)光(guang)激(ji)發,從而(er)(er)使得CdS-TiO2復(fu)合(he)體(ti)(ti)系(xi)(xi)的(de)激(ji)發波(bo)長達到(dao)可(ke)(ke)見(jian)光(guang)區。2)摻(chan)雜金屬(shu)離子。金屬(shu)離子摻(chan)雜可(ke)(ke)捕捉導帶(dai)中電(dian)子,改(gai)變TiO2結晶(jing)度,減少TiO2表面(mian)光(guang)生(sheng)電(dian)子—空(kong)穴對的(de)復(fu)合(he),進步了(le)(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing),而(er)(er)且還可(ke)(ke)使TiO2的(de)吸收(shou)波(bo)長擴展(zhan),以(yi)達到(dao)充分(fen)利用(yong)可(ke)(ke)見(jian)光(guang)的(de)目的(de)。Choi等[4]系(xi)(xi)統考察了(le)(le)21種金屬(shu)離子摻(chan)雜的(de)TiO2納米晶(jing),發現在(zai)晶(jing)格中摻(chan)雜0.5%的(de)Fe3+,Mo5+,Ru2+,Re2+或(huo)Rh2+,增(zeng)加了(le)(le)光(guang)催化(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing),其(qi)中Fe3+摻(chan)雜的(de)TiO2納米晶(jing)光(guang)催化(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)增(zeng)加最明顯。3)表面(mian)光(guang)敏化(hua)(hua)。將一(yi)些光(guang)活(huo)(huo)性(xing)(xing)化(hua)(hua)合(he)物,如葉(xie)綠素、玫(mei)瑰紅等吸附于(yu)半導體(ti)(ti)表面(mian),從而(er)(er)擴大(da)激(ji)發波(bo)長范圍,增(zeng)加光(guang)催化(hua)(hua)反應(ying)(ying)效(xiao)(xiao)率。
3光催化氧化技術在水處理中的應用
3.1廢水(shui)處理
光(guang)催化反應的(de)(de)(de)(de)強氧化性(xing)能是(shi)(shi)其(qi)在(zai)有機(ji)(ji)污(wu)染(ran)控(kong)制方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)技術上風(feng)所(suo)(suo)在(zai)。1)含(han)(han)鹵(lu)(lu)衍生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)。有機(ji)(ji)氯(lv)化物(wu)(wu)(wu)是(shi)(shi)水(shui)(shui)中(zhong)最主要的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)類污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu),毒性(xing)大,分布廣,其(qi)治理是(shi)(shi)水(shui)(shui)污(wu)染(ran)處理的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個重要課題。光(guang)催化過(guo)程(cheng)(cheng)在(zai)處理有機(ji)(ji)氯(lv)化物(wu)(wu)(wu)方面(mian)(mian)顯示出了較好的(de)(de)(de)(de)應用(yong)遠景,目(mu)前關(guan)于這方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)研究已(yi)有很(hen)多(duo)報(bao)道(dao),研究以為鹵(lu)(lu)代烴(jing)、鹵(lu)(lu)代脂(zhi)肪酸(suan)等(deng)均(jun)可完全降解,氯(lv)酚、氯(lv)苯等(deng)經過(guo)一(yi)(yi)系列中(zhong)間(jian)產(chan)物(wu)(wu)(wu)天生(sheng)(sheng)CO2和HCl。2)染(ran)料廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)。印染(ran)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)進進水(shui)(shui)體會造成嚴重的(de)(de)(de)(de)環境污(wu)染(ran),其(qi)中(zhong)有的(de)(de)(de)(de)還含(han)(han)有苯環、胺基、偶(ou)氮(dan)基團等(deng)致癌物(wu)(wu)(wu)質[5]。3)農(nong)(nong)(nong)藥廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)。農(nong)(nong)(nong)藥廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)中(zhong)含(han)(han)有機(ji)(ji)磷農(nong)(nong)(nong)藥,三(san)氯(lv)苯氧乙酸(suan),DDVP,DTHP,DDT,三(san)氮(dan)硝基甲(jia)烷等(deng),毒性(xing)大,難(nan)降解,易生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)積累。利(li)用(yong)TiO2光(guang)催化往除(chu)農(nong)(nong)(nong)藥固然(ran)不(bu)能使所(suo)(suo)有的(de)(de)(de)(de)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)終極達到完全礦(kuang)化,但不(bu)會產(chan)生(sheng)(sheng)毒性(xing)更高的(de)(de)(de)(de)中(zhong)間(jian)產(chan)物(wu)(wu)(wu),這是(shi)(shi)其(qi)他方法(fa)(fa)無法(fa)(fa)相(xiang)比(bi)的(de)(de)(de)(de)。4)TiO2光(guang)催化對(dui)含(han)(han)油廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)、含(han)(han)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑的(de)(de)(de)(de)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)、垃圾填埋場滲(shen)濾液的(de)(de)(de)(de)處理等(deng)均(jun)具有良好的(de)(de)(de)(de)效果,關(guan)于這方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)研究報(bao)道(dao)[6,7]也(ye)很(hen)多(duo)。除(chu)有機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)外(wai),很(hen)多(duo)無機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)在(zai)TiO2表(biao)(biao)面(mian)(mian)也(ye)具有光(guang)化學活性(xing),目(mu)前的(de)(de)(de)(de)研究較多(duo)集中(zhong)在(zai)含(han)(han)鉻廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)[8]、含(han)(han)氰廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)處理以及(ji)對(dui)貴(gui)金屬的(de)(de)(de)(de)回收，同時也(ye)可以查看中(zhong)國污(wu)水(shui)(shui)處理工程(cheng)(cheng)網更多(duo)關(guan)于光(guang)催化氧化的(de)(de)(de)(de)技術文檔(dang)。
3.2飲用水處理
3.2.1處理微(wei)量有機污(wu)染物
目前地(di)面水(shui)(shui)普(pu)遍受到污染(ran),而常(chang)規的(de)(de)(de)給(gei)水(shui)(shui)技術難以(yi)達(da)(da)到往(wang)除(chu)溶解性(xing)有(you)(you)機物(wu)的(de)(de)(de)效果(guo),由此造(zao)成飲用(yong)(yong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)總是(shi)存(cun)在一(yi)定量的(de)(de)(de)有(you)(you)機污染(ran)物(wu)。據報道,世(shi)界范圍內(nei)飲用(yong)(yong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong),已出(chu)現765種(zhong)有(you)(you)機化(hua)合物(wu),其(qi)中(zhong)(zhong)117種(zhong)是(shi)屬于(yu)致癌的(de)(de)(de)或(huo)有(you)(you)關致癌的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)[10]。此外,在飲用(yong)(yong)水(shui)(shui)消毒尤其(qi)是(shi)氯(lv)消毒過程(cheng)中(zhong)(zhong)往(wang)往(wang)產(chan)生(sheng)具(ju)(ju)有(you)(you)毒性(xing)和“三(san)致”效應(ying)的(de)(de)(de)消毒副產(chan)物(wu),如(ru)三(san)鹵甲(jia)烷(THMs)、鹵乙酸(suan)(suan)(HAAs)和亞氯(lv)酸(suan)(suan)鹽等[11],對人體健康(kang)造(zao)成嚴重危害。光(guang)催化(hua)降解飲用(yong)(yong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)有(you)(you)機污染(ran)物(wu)較之降解廢(fei)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)有(you)(you)機物(wu)其(qi)反應(ying)機制(zhi)并(bing)沒有(you)(you)本質(zhi)的(de)(de)(de)差異(yi)所不同的(de)(de)(de)是(shi)飲用(yong)(yong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)有(you)(you)機污染(ran)物(wu)濃度比較低(di)。研究(jiu)表明,TiO光(guang)催化(hua)對這(zhe)些微(wei)量有(you)(you)機污染(ran)物(wu)以(yi)及消毒副產(chan)物(wu)的(de)(de)(de)前體物(wu)質(zhi)如(ru)腐殖(zhi)酸(suan)(suan)、酚類等的(de)(de)(de)往(wang)除(chu)都(dou)有(you)(you)著明顯的(de)(de)(de)效果(guo)。如(ru)Bischof用(yong)(yong)溶膠(jiao)—凝(ning)膠(jiao)法研制(zhi)的(de)(de)(de)TiO2光(guang)催化(hua)反應(ying)裝(zhuang)置成功的(de)(de)(de)往(wang)除(chu)了水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)揮發性(xing)有(you)(you)機物(wu),而且可以(yi)完全(quan)將其(qi)礦(kuang)化(hua)成為H2O,CO2[12]。王(wang)福同等[13]用(yong)(yong)合成的(de)(de)(de)具(ju)(ju)有(you)(you)層狀結(jie)構的(de)(de)(de)TiO2纖維(wei)作為光(guang)催化(hua)劑,在O3/TiO2/UV體系處理含有(you)(you)腐殖(zhi)質(zhi)的(de)(de)(de)飲用(yong)(yong)水(shui)(shui),1h后(hou)腐殖(zhi)質(zhi)往(wang)除(chu)率達(da)(da)97.1%。
3.2.2滅活(huo)細菌
飲(yin)用(yong)(yong)水(shui)微(wei)生物污(wu)染會導(dao)致大面積的(de)傳(chuan)染性疾病的(de)流行,TiO光催化技術處理(li)微(wei)生物污(wu)染的(de)上風在于該(gai)技術不僅能(neng)殺(sha)(sha)滅(mie)飲(yin)用(yong)(yong)水(shui)中(zhong)的(de)細菌(jun)(jun)、病毒并將其分(fen)解(jie)為CO2和H2O,同時(shi)能(neng)降解(jie)細菌(jun)(jun)死亡(wang)后(hou)開釋(shi)出的(de)有(you)毒組分(fen)內毒素,從而避免(mian)了(le)采(cai)用(yong)(yong)銀系(xi)、氯系(xi)無機殺(sha)(sha)菌(jun)(jun)劑(ji)處理(li)帶來的(de)副(fu)作(zuo)用(yong)(yong)。楊(yang)亞麗等[14]研(yan)究了(le)根據二氧化鈦光化學反應原理(li)研(yan)制的(de)飲(yin)水(shui)消毒桶對(dui)(dui)飲(yin)用(yong)(yong)水(shui)中(zhong)微(wei)生物的(de)殺(sha)(sha)滅(mie)效(xiao)果結果表明(ming)對(dui)(dui)大腸(chang)(chang)桿菌(jun)(jun)和f2噬菌(jun)(jun)體的(de)殺(sha)(sha)滅(mie)率達100%。汪恂等[15還比較了(le)鐵(tie)摻雜納米(mi)(mi)TiO2膜(mo)和純納米(mi)(mi)TiO2膜(mo)的(de)滅(mie)菌(jun)(jun)效(xiao)果。試(shi)驗表明(ming),兩者均有(you)較強的(de)殺(sha)(sha)菌(jun)(jun)能(neng)力,但Fe3+/TiO2膜(mo)的(de)殺(sha)(sha)菌(jun)(jun)作(zuo)用(yong)(yong)優于純TiO2膜(mo),對(dui)(dui)大腸(chang)(chang)桿菌(jun)(jun)殺(sha)(sha)菌(jun)(jun)率從87.4%進步至(zhi)95.8%,對(dui)(dui)金黃葡(pu)萄球菌(jun)(jun)殺(sha)(sha)菌(jun)(jun)率從79.4%進步至(zhi)88.3%。
此外,TiO2光催化(hua)對水體中(zhong)的藻(zao)(zao)類(lei)有同樣的滅(mie)活作用,而且對藻(zao)(zao)類(lei)所開釋出的毒素(如(ru)微禳藻(zao)(zao)毒素)有降解(jie)作用[16],這是其(qi)他任何一種滅(mie)菌方(fang)式(shi)所不(bu)具(ju)有的功能。
4.今后的發展方向
光(guang)(guang)催化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)技術具有(you)高效、節能、清潔無毒等突出(chu)優點,是一(yi)項具有(you)廣泛應用遠景的(de)(de)(de)(de)(de)新型(xing)水(shui)污染處(chu)理(li)技術。然而(er)作為近30年(nian)發展起來的(de)(de)(de)(de)(de)新的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)領域,光(guang)(guang)催化(hua)(hua)降解現在還基本上停留在實驗(yan)室水(shui)平,實際應用很少。因(yin)此無論是在光(guang)(guang)催化(hua)(hua)機理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)方面還是在產(chan)(chan)(chan)業實際應用中(zhong)都需要進(jin)一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)深進(jin)研(yan)(yan)究(jiu),主(zhu)要表現在以下幾個方面:1)制(zhi)備高效率的(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)劑(ji),進(jin)一(yi)步(bu)完善催化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)改性技術,進(jin)步(bu)催化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)活(huo)性。2)選(xuan)擇(ze)合適的(de)(de)(de)(de)(de)載(zai)體(ti),研(yan)(yan)究(jiu)催化(hua)(hua)劑(ji)固(gu)定技術,制(zhi)備負載(zai)型(xing)催化(hua)(hua)劑(ji),使(shi)其(qi)易于回(hui)收(shou),重復使(shi)用。3)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)反(fan)(fan)應機理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)缺(que)乏中(zhong)間產(chan)(chan)(chan)物及活(huo)性物質的(de)(de)(de)(de)(de)鑒定,仍停留在設想與推測階(jie)段,進(jin)一(yi)步(bu)深進(jin)研(yan)(yan)究(jiu)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)反(fan)(fan)應機理(li),把握有(you)機物降解規(gui)律,對光(guang)(guang)催化(hua)(hua)技術產(chan)(chan)(chan)業實用化(hua)(hua)意義重大。4)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)技術與其(qi)他技術耦合,利用技術的(de)(de)(de)(de)(de)協同作用來獲取最佳(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理(li)效果,開拓更廣闊(kuo)的(de)(de)(de)(de)(de)應用遠景。
參考文獻:
[1]FujishimaA,HondaK.Electrochemicalphotolysisofwateratasemiconductorelectrode[J].Nature,1972,238(5338):38-45.
[2]CareyJH,LawrenceJ,TosineHM.PhotodechlorinationoPCB’sinthepresenceoftitaniumdioxideinaqueoussuspen-sion[J].BullEnvironContam,Toxicol,1976,16(5):697-701.
[3]KANGMan-gu,HANHYEA-Eun.EnhancedPhotodecompo-sitionof4-ChlorophenolinAqueousSolutionbyDepositionoCdSonTiO2[J].PhotochemPhotobiol:A,1999,125(3):119-125.
[4]ChoiWk,TERMINA,HOFFMANNMR.Theroleofmetal-iondopantsinquantumsizedTiO2:correlationbetweenphotoreactivitychargecarrierrecombinationdynamics[J].JPhyschem,1994,98(51):13669-13679.
[5]朱雷,宋宏嬌.TiO2光催(cui)化氧化技術在(zai)水處理中的應(ying)用[J].國(guo)外建材科技,2006,27(3):92-94.
[6]張海燕,王寶輝(hui),陳穎.光催化(hua)氧化(hua)處理含油污(wu)水的研(yan)究[J].化(hua)工進展(zhan),2003,22(1):67-70.
[7]楊(yang)運平,唐金(jin)晶,方芳,等.UV/TiO2/Fenton光(guang)催(cui)化氧(yang)化垃(la)圾滲濾液(ye)的研究[J].中國給水排(pai)水,2006,22(7):34-37.
[8]劉淼(miao),董德(de)明,張白(bai)羽.光催化法處理(li)電鍍(du)含鉻(Ⅵ)廢液[J].吉林大學自(zi)然科學學報(bao),1998(2):99-101.
[9]曹廣秀,李貫(guan)良,陳(chen)淑敏.納米(mi)TiO2在(zai)水處理中(zhong)的研(yan)究進展[J].產業(ye)水處理,2003,23(9):20-22.
[10]王占生,劉文君.微污(wu)染水(shui)源飲用水(shui)處理(li)[M].北京:中國建筑產業(ye)出版社,1999.
[11]梁好(hao),盛選(xuan)軍,劉傳勝.飲(yin)用(yong)水安全保障(zhang)技術[M].北京:化學產業出(chu)版(ban)社,2006.
[12]閻惠珍,樊(fan)榮濤.光催化在飲用(yong)水(shui)消毒(du)中的應(ying)用(yong)[J].環(huan)境與健康,2002,19(2):153-154.
[13]王(wang)福平,孫(sun)德智,王(wang)俊輝.用纖維(wei)TiO2作光催化劑降解飲用水中腐(fu)殖質[J].高技術通訊,1998,8(12):21-24.
[14]楊亞麗,劉步升.光化(hua)學殺菌搪(tang)瓷制品的毒(du)性(xing)實(shi)驗研究(jiu)[J].中國公共(gong)衛生,1999,15(3):191-192.
[15]汪恂(xun),龔文(wen)琪.鐵摻雜(za)納米TiO2膜(mo)的(de)制備與光(guang)催(cui)化(hua)滅菌作用[J].武漢理工大學學報,2007,29(7):50-53.
[16]JarkkoRapala,KirstiLahti,RasanenbLeenaA,etal.Endo-toxinsassociatedwithcyanobacteriaandtheirremovalduringdrinkingwatertreatment[J].WaterResearch,2002(36):2627-2635.
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
