《安全环境-环保技术》之光催化与生物降解直接耦合技术处理废水的机制、进展和环境应用
光催化技术在水处理方面典型案例剖析
光催化技术在水处理方面典型案例剖析引言：水是生命的源泉，但在现代工业、农业和日常生活中，水受到污染的问题日益严重。
水污染对环境和人类健康产生着严重的影响。
为了解决水污染问题，科学家们不断寻找新的水处理技术。
光催化技术作为一种激动人心的技术，已被广泛应用于水处理领域。
本文将针对光催化技术在水处理方面的典型案例进行详细剖析。
案例一：光催化技术在有机物降解方面的应用光催化技术的一个主要应用领域是有机物降解。
以苯系有机物为例，苯是一种广泛存在于工业废水中的有机污染物。
传统的水处理方法对苯系有机物的去除效果有限，但光催化技术通过利用光催化剂的光吸收和激发能力，能够充分利用光能将有机物降解为无害的物质。
一项研究使用二氧化钛作为光催化剂，经过一定的反应时间，可以将苯系有机物的降解率提高到90%以上。
这表明光催化技术具有很大的潜力应用于有机物的水处理。
案例二：光催化技术在重金属离子去除方面的应用重金属离子是另一个常见的水污染物，它们对人体健康有害，而且在水体中难以降解。
光催化技术在重金属离子去除方面也取得了显著成果。
研究人员发现，利用纳米颗粒的金属氧化物作为光催化剂，可以通过光解吸附、光解离、光解还原等机制，将水中的重金属离子高效去除。
以重金属铅离子为例，一项研究利用铁氧体纳米颗粒作为光催化剂，在自然阳光照射下，可以将水中的铅离子浓度降低到可接受的安全标准以下。
这说明光催化技术有望成为一种有效去除重金属离子的方法。
案例三：光催化技术在水中有害微生物消毒方面的应用水中存在着许多有害的微生物，如细菌、病毒和寄生虫等。
传统的消毒方法往往需要使用化学药剂，且存在二次污染的问题。
光催化技术提供了一种环保且高效的水中微生物消毒方法。
通过将光催化剂与紫外光或可见光相结合，可以生成一系列的活性氧和自由基，这些物种对微生物具有很强的杀灭作用。
一项研究表明，利用二氧化钛纳米颗粒作为光催化剂，在紫外光照射下，可以将水中的细菌和病毒完全消灭。
光催化降解污染物技术研究进展
光催化降解污染物技术研究进展光催化降解污染物技术是一种新兴的环保技术，其原理是在特定的光催化剂和光照条件下，利用光催化作用将有害物质降解为无害的物质。
这种技术已经应用于水处理、大气污染控制、有机废气处理、环境材料等领域，取得了良好的效果。
一、光催化降解污染物技术的基本原理光催化降解污染物技术是一种在光照下利用催化剂催化有机污染物降解的环保技术。
它的基本原理是在催化剂的作用下，利用可见光、紫外光或其它光源对污染物进行光催化降解，将它们降解成无害的物质。
这种技术具有反应速度快、效率高、操作简单等优点。
在光催化过程中，催化剂起到了至关重要的作用。
光催化剂可以分为半导体光催化剂和非半导体光催化剂两种，其中半导体光催化剂是应用最广泛的光催化剂。
半导体光催化剂存在电子和空穴，并且可以吸收可见光和紫外光激发电荷对。
在催化剂的表面，电荷对会发生复合反应，产生自由基。
自由基随后与有机物质发生反应，催化降解有机物质。
这个过程被称为光催化反应。
二、光催化降解污染物技术的应用领域1. 水处理光催化降解污染物技术已经广泛应用于水处理领域。
在水处理中，光催化技术可以通过将污染物降解为无害物质，来减少污染物对水环境的影响。
在水处理领域里，光催化技术已经可以有效地处理水中有机物、无机盐、细菌等物质。
例如，纳米TiO2催化剂可以有效地降解水中的苯酚、甲醛、重金属等有害物质，从而减轻了水环境受到的污染压力。
2. 大气污染控制光催化技术也被广泛应用于大气污染的控制中。
在大气污染控制中，利用催化剂将空气中的有害物质降解为无害物质，通过氧化环节氧化气态有机物为二氧化碳和水，使空气污染达到控制的目的。
在大气污染控制中，光催化技术可以有效地降解空气中的NOx、SOx、VOC等污染物，尤其是在车用废气和室内介质空气治理等方面优势明显。
3. 有机废气处理光催化技术在有机废气处理中也有着良好的应用前景。
在有机废气处理中，光催化技术可以将有机废气中的有机物质降解为无害物质，对于涂料、印刷、及氟漆喷涂等领域污染治理有重要的意义。
光催化技术在水环境治理中的作用
光催化技术在水环境治理中的作用随着人类经济和社会的不断发展，水污染已经成为严重影响全球可持续发展的问题之一。
水污染导致饮用水资源不断减少，动植物资源遭受破坏，甚至危及人类健康。
针对这一问题，科学家们广泛探索研究水污染治理技术。
光催化技术作为一种新型治理方法，因其高效、绿色、经济、可控等优点而备受关注，并在各个领域有了广泛应用。
光催化技术简介光催化技术是指利用光能使催化剂活化，产生活性的氧物种，将残留在水中的有机或无机污染物分解为无害物质的一种技术。
光催化技术的根本是催化剂（包括化学产物和生物产物）和光源（太阳光和人造光源）。
光催化技术原理光催化技术的原理是利用可见和紫外光照射催化剂，激发催化剂表面形成大量活性中心，将光能转化成化学能，促进催化剂表面的氧化还原反应，最终分解废水中存在的有机和无机污染物，达到净化水质的目的。
催化剂反应的公式如下：催化剂+光源（hυ）→激发态激发态→阴离子和阳离子活性氧物种产生→氧化有机化合物光催化技术在水环境治理中的应用1. 污水处理：光催化技术是目前非常有效的污水处理技术之一。
诸如重金属、有机污染物等难降解污染物都可以被分解或降解。
通过降解有机污染物，对水质进行净化。
2. 饮用水处理：由于水源污染，饮用水中存在有机杂质，对于这些难以处理的杂质，光催化技术可以起到很好的去除作用。
经过光催化处理之后的饮用水的色度、浊度和异味均得到了良好的改善。
3. 脱色净化：许多重要工业废水或过程污染水具有不良的色度和其他杂质，这些杂质对环境非常危险。
光催化技术可以降低颜色值，并去除有机及无机废物，使废水达到排放标准。
4. 环境污染治理：光催化技术可以治理水环境以外的环境污染，包括空气污染、土壤污染等。
此外，将光催化技术应用于二氧化碳、氧化氮、光臭氧产生及销毁、调控大气颗粒物、光生物技术或其他领域，均有着巨大的潜力。
光催化技术的优势光催化技术具有非常重要的优势。
首先，使用照射方式，光催化技术能解决有机或无机残留在水中的各种污染物。
光催化技术在环境治理中的应用案例
光催化技术在环境治理中的应用案例近年来，光催化技术以其高效、环保的特点，成为环境治理的重要手段之一。
光催化技术利用光照激发催化剂对有机物进行氧化降解，能够有效地降低污染物的浓度，改善环境质量。
下面将通过几个具体的应用案例，来探讨光催化技术在环境治理中的重要性与前景。
第一个应用案例是光催化技术在水污染治理中的应用。
水污染是一个严重的环境问题，特别是在水污染物质中，有机污染物往往难以完全降解，对人类健康和水生态造成威胁。
光催化技术可以通过在催化剂的作用下，利用紫外光催化降解有机污染物。
例如，研究人员利用钛酸锂材料作为催化剂，通过光催化反应将水中的有机污染物进行氧化分解，结果表明，光催化技术对苯、酚等有机污染物具有良好的降解效果。
这为水污染物的有效治理提供了一种新的思路和方法。
第二个应用案例是光催化技术在空气污染治理中的应用。
空气污染已经成为全球面临的严重问题之一，尤其是在城市中，汽车尾气和工业废气等排放物质给人类健康和环境带来了巨大影响。
利用光催化技术处理空气污染已经成为了一种有效的方法。
比如，研究人员将钛酸锂和纳米二氧化钛等光催化材料涂覆在建筑物表面，利用太阳光的照射能够分解和吸附空气中的有害气体，如甲醛、苯等。
通过这种方式，能够有效地减少室内空气污染物质含量，提高室内空气质量。
第三个应用案例是光催化技术在土壤污染治理中的应用。
土壤污染对人类食品安全和生态环境带来的威胁不容忽视。
传统的土壤污染治理方法费时费力，且对环境影响较大。
光催化技术的出现为土壤污染治理带来了新的方向。
研究表明，通过在污染土壤表面铺设光催化剂，利用太阳光的照射可以分解土壤中的有机污染物质，减少土壤污染程度。
此外，光催化技术还可以通过光解有机物质和改善土壤微生物的生长环境，促进土壤的修复和底泥的净化。
在以上的应用案例中，光催化技术在环境治理中的应用展示了其巨大的潜力和价值。
然而，我们也应该清楚地认识到光催化技术在实际应用中还面临一些挑战。
光催化技术在水处理中的应用
光催化技术在水处理中的应用近年来，随着环境污染的日益严重，水处理技术备受关注。
其中，光催化技术因其高效、环保的特点，成为水处理领域的一项重要技术。
本文将探讨光催化技术在水处理中的应用，并介绍其原理、方法及优势。
一、光催化技术的原理光催化技术利用特定的光催化剂在光照条件下，通过光生电子-空穴对的产生和催化反应，将有害物质转化为无害化合物。
该技术主要基于光催化剂的光吸收和光生电子-空穴对的产生，以及对污染物吸附、分解和转化的能力。
二、光催化技术在水处理中的方法1. 光催化氧化光催化氧化是光催化技术的一种常见方法。
通过在光催化剂的作用下，将污染物的有机成分氧化为二氧化碳、水和无害无机物，从而实现水的净化和处理。
此方法广泛应用于有机物降解、色度去除以及臭味消除等方面。
2. 光催化还原光催化还原是利用光催化剂，将水中的重金属离子还原为金属纳米颗粒的过程。
通过还原反应，重金属离子从水中转化为固体颗粒，从而降低其毒性和迁移性。
光催化还原技术在治理含重金属废水、地下水污染以及水体修复方面具有重要应用价值。
三、光催化技术在水处理中的优势1. 高效性光催化技术利用光催化剂吸收光能，产生高活性的电子-空穴对，从而强化了反应速率。
与传统的水处理方法相比，光催化技术能够更快地降解有害物质，提高水处理效率。
2. 环保性光催化技术在水处理过程中，不需要额外添加化学药剂，避免了二次污染的可能性。
同时，光催化技术对水质的改善也更为彻底，使水质达到更高的标准。
3. 可持续性光催化技术利用太阳光作为能源，具有可再生性和可持续性。
相比传统的能源消耗型水处理技术，光催化技术更加节能环保，具有良好的发展前景。
四、光催化技术在实际应用中的案例1. 光催化技术在饮用水处理中的应用研究发现，通过光催化技术可以有效去除水中的有机物、重金属离子和微生物等污染物。
因此，将光催化技术应用于饮用水处理中，能够提高水质的安全性和口感。
2. 光催化技术在废水处理中的应用光催化技术被广泛应用于废水处理领域，能够有效降解有机物、去除色度和臭味等。
光催化水处理技术
光催化水处理技术光催化水处理技术是一种利用光能激发催化剂，将水中的有机物、无机物和微生物氧化降解的方法。
在当今社会，水资源的短缺和水质的恶化已经成为一个全球性的问题，而光催化水处理技术正是一个有效的解决方案。
首先，光催化水处理技术在去除水中有机物方面具有显著的作用。
有机物是水体中主要来源于工业废水和生活污水的一种污染物，其存在会降低水的透明度，影响水的味道和气味，同时还可能形成致癌物质。
光催化水处理技术通过光照射激发催化剂，产生活性氧化物质，有效地氧化降解水中的有机物，将其转化为无害物质，从而改善水质。
其次，光催化水处理技术在去除水中无机物方面也表现出色。
无机物包括重金属离子、氨氮等有害物质，它们会对人体健康造成危害，同时还会影响水体的生态系统。
光催化水处理技术通过光照射激发催化剂，产生自由基和氧化剂，使无机物发生氧化还原反应，最终将有害物质转化为无害物质，达到净化水质的效果。
此外，光催化水处理技术对水中微生物的去除也有一定的作用。
微生物是水体的重要组成部分，但其中也存在一些致病微生物，如大肠杆菌、沙门氏菌等。
这些致病微生物对人体健康构成威胁，因此需要有效地去除。
光催化水处理技术可以产生高氧化还原电位或者具有光生活性的活性物质，通过氧化破坏微生物细胞膜，使微生物失活，达到一定的杀菌去除作用。
总的来说，光催化水处理技术是一种高效、环保的水处理技术，它能够去除水中的有机物、无机物和微生物，提高水质，保护环境。
随着人们对水质的要求越来越高，光催化水处理技术必将在未来得到更广泛的应用和推广。
希望通过不断的研究和改进，使光催化水处理技术能够更好地应对各种水质污染问题，为人类创造一个更加清洁、健康的生活环境。
光催化降解废水的研究进展
光催化降解废水的研究进展随着现代工业化的高速发展，废水污染问题也日益突出，成为了大气、水、土壤三大环境污染之首。
废水中的有机物、无机离子、重金属离子等对环境和人类健康都有很大的危害，因此，寻找一种高效的处理废水的方法是非常必要的。
光催化技术正是一种有前景的废水处理方法，其通过光激发催化剂在表面上形成氧化物簇，从而将有机污染物氧化分解成无害物质。
光催化技术具有无毒、无害、易操作等优点，因此在废水处理领域中备受瞩目。
一、光催化废水处理原理光催化技术主要分为三个步骤：催化剂的激活、光催化作用、降解产物的处理。
催化剂的激活是指催化剂在光照下吸收能量，从而提高其在表面上的化学反应能力。
光催化作用是指污染物在光照下吸收足够的能量，从而激发其光化学反应过程，产生一系列多种的中间产物。
降解产物的处理则是指将有毒有害的中间产物降解成无毒无害的产品，从而避免对环境和人体的危害。
1、催化剂的激活光催化反应需要一个催化剂来激活，常用的催化剂有二氧化钛、氮化硼和碳化硅等。
其中二氧化钛是最常用的催化剂，其表面上的电子结构能够吸收可见光和紫外光，从而激发出高活性的电子和正孔。
2、光催化作用光催化反应发生在催化剂表面上，其原理为：在光照下，催化剂表面上的电子被激发成电子激子和正孔，电子激子具有强氧化能力，而正孔在两相界面上具有缺陷态，可以吸附有机物和水分子。
当有机物分子被光激活的电子吸附后，也会被快速地氧化分解成较小的中间产物。
3、降解产物的处理在光催化作用下产生的中间产物是有机酸、CO2、H2O等，这些产物必须通过一些方法进行降解处理。
目前最常用的方法是利用生物处理技术，将其降解成无毒无害的物质。
二、光催化废水处理的优势和局限性与传统的废水处理技术相比，光催化技术具有以下优势：1、高催化效率，寿命长光催化废水处理技术特别适合在有机废水处理和高有毒废水处理方面应用。
光催化可使有毒物质被彻底分解、降解。
2、操作简单，工艺流程短光催化废水处理技术具有易操作，工艺流程简单等优点，不需要使用高压、高温和特殊的反应器设备。
光催化耦合微生物处理难降解污水的研究现状及应用前景
光催化耦合微生物处理难降解污水的研究现状及应用前景光催化耦合微生物处理难降解污水的研究现状及应用前景随着全球工业化和城市化的不断发展，污水处理已成为一个迫切的问题。
然而，由于工业化进程中产生的污水中含有大量的有机物和难降解物质，传统的污水处理方法已经无法满足对高效处理复杂难降解污水的需求。
在这种背景下，光催化耦合微生物处理难降解污水逐渐引起了人们的关注。
光催化是一种使用特定波长的光线来激发催化剂，从而促使化学反应的方法。
光催化对难降解污水的处理具有许多优势，包括高效、环保、无需添加大量化学品等。
然而，光催化单独处理污水的效果有限，因为光催化只能分解有机物质，不能将其完全降解为无害物质。
而微生物处理是利用生物体代谢能力来降解有机物的方法，对于降解难降解污水具有显著的优势。
因此，将光催化与微生物处理相结合成为了一种具有潜力的处理难降解污水的方法。
在这种方法中，光催化可以将有机物拆解为更容易被微生物降解的形式，然后微生物利用自身的代谢能力将这些有机物完全降解为无害物质，从而达到高效处理难降解污水的目的。
目前，研究者们已经开展了一系列光催化耦合微生物处理难降解污水的实验研究。
研究结果表明，相比单独的光催化或微生物处理，光催化耦合微生物处理可以显著提高难降解污水的降解效果。
一些研究还发现，在光催化作用下，微生物的生长速度和降解能力也得到了增强。
光催化耦合微生物处理难降解污水的应用前景非常广阔。
首先，该方法可以被广泛应用于工业生产中的废水处理，能够解决传统处理方法无法彻底降解难降解有机物的难题。
其次，该方法还可以应用于城市污水处理厂，改善传统污水处理方法不能彻底降解污水中有机物质的缺点。
此外，光催化耦合微生物处理还可以应用于特定领域，如水产养殖废水处理、农村生活污水处理等。
当然，光催化耦合微生物处理方法也存在一些挑战和问题需要解决。
首先，催化剂的选择和载体的设计是一个重要的问题。
光催化剂需要具有高效的光催化活性，并且应该能够与微生物共存。
光催化材料降解抗生素废水研究进展
光催化材料降解抗生素废水研究进展目录一、内容简述 (2)1.1 背景与意义 (3)1.2 国内外研究现状 (4)二、光催化材料概述 (5)2.1 光催化材料的定义与分类 (6)2.2 光催化材料的发展历程 (7)三、光催化材料降解抗生素废水原理 (8)3.1 抗生素废水的来源与危害 (9)3.2 光催化材料降解抗生素的原理 (10)四、光催化材料降解抗生素废水的研究方法 (11)4.1 实验材料与方法 (13)4.2 主流分析方法 (13)五、光催化材料降解抗生素废水的影响因素 (15)5.1 光照条件 (16)5.2 催化剂种类与浓度 (18)5.3 废水成分与浓度 (19)六、光催化材料降解抗生素废水的应用案例 (20)6.1 工业废水处理案例 (21)6.2 生活污水处理案例 (22)七、光催化材料降解抗生素废水的研究趋势与挑战 (23)7.1 研究趋势 (25)7.2 存在的挑战 (26)八、结论 (27)8.1 主要研究成果 (28)8.2 对未来研究的展望 (29)一、内容简述随着工业化和城市化进程的加速，抗生素废水排放问题日益严重，对生态环境和人类健康构成威胁。
开发高效、环保的光催化材料以降解抗生素废水成为当前研究的热点。
光催化材料在紫外光或可见光的照射下，能够利用光生电子空穴对的产生与分离，进而引发有机物的光解反应，实现污染物的有效去除。
光催化材料在抗生素废水处理方面取得了显著进展，研究者们通过调控材料的晶型结构、形貌特征以及掺杂元素等手段，提高了光催化剂的性能。
通过溶剂热法、水热法、固相反应等多种方法合成出具有优异光催化活性的材料，如TiOsub2sub、ZnO、CdS等。
研究者们还探讨了不同金属离子、有机配体等对光催化剂性能的影响，为优化光催化材料提供了理论依据。
在抗生素废水处理效果方面，光催化材料也展现出良好的应用潜力。
通过实验研究和工程应用，发现光催化材料能够有效地降解多种抗生素废水中的污染物，如四环素、氨苄西林、红霉素等。
污水处理中的光催化技术是什么
污水处理中的光催化技术是什么在当今社会，水资源的保护和净化成为了至关重要的议题。
随着工业的快速发展和人口的不断增长，污水的排放量也日益增加，其成分也变得越来越复杂。
为了有效地处理污水，保护我们的水环境，各种先进的污水处理技术应运而生，其中光催化技术就是一种具有广阔应用前景的新型技术。
那么，到底什么是污水处理中的光催化技术呢？简单来说，光催化技术就是利用光能来促进化学反应，从而实现对污水中污染物的降解和去除。
光催化技术的核心在于光催化剂。
常见的光催化剂有二氧化钛（TiO₂）、氧化锌（ZnO）等。
这些光催化剂在受到一定波长的光照时，会被激发产生电子（e⁻）和空穴（h⁺）。
电子具有还原性，空穴具有氧化性。
在污水体系中，这些具有强氧化性和还原性的物质会与污染物发生反应，将其分解为无害的物质，比如二氧化碳、水和一些简单的无机物。
光催化反应的过程可以分为几个步骤。
首先，光催化剂吸收光子，产生电子和空穴。
然后，电子和空穴会迁移到光催化剂的表面。
在表面，它们与吸附在上面的污染物、水分子或者氧气分子等发生反应。
空穴可以直接氧化污染物，或者与水分子反应生成羟基自由基（·OH），这是一种非常强的氧化剂，能够有效地氧化分解有机污染物。
电子则可以与氧气分子反应生成超氧阴离子自由基（·O₂⁻），同样具有一定的氧化能力，可以参与污染物的降解。
为了使光催化技术在污水处理中发挥更好的效果，通常需要对光催化剂进行一些改性和优化。
比如，通过控制光催化剂的形貌、粒径、晶型等，可以增加其比表面积，提高光吸收效率，从而增强光催化活性。
还可以对光催化剂进行掺杂，引入一些杂质元素，来改变其电子结构，促进电子和空穴的分离，提高光催化效率。
在实际应用中，光催化技术有多种形式。
一种是直接将光催化剂粉末投入到污水中进行反应，这种方法操作简单，但存在光催化剂回收困难的问题。
另一种是将光催化剂负载在一些载体上，如玻璃、陶瓷、纤维等，制成固定化的光催化反应器。
污水处理中的新型材料及应用
污水处理中的新型材料及应用1. 背景污水处理是保护环境和维护公共健康的重要环节随着我国经济的快速发展，工业和生活污水的排放量逐年增加，对污水处理的要求也越来越高传统的污水处理方法和技术在处理效率、能耗和成本等方面存在一定的局限性因此，研究和开发新型材料及应用技术成为污水处理领域的热点本文将重点介绍污水处理中新型材料的研究动态和应用前景2. 新型絮凝剂絮凝剂是污水处理中关键的药剂之一，其主要作用是降低水中的悬浮颗粒物的浓度目前，常用的絮凝剂有聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）等然而，这些絮凝剂存在一定的缺陷，如：对环境有一定的毒性、产生大量的污泥等近年来，研究者针对传统絮凝剂的不足，开发了一系列新型絮凝剂如：聚合硅酸（PAS）、聚天门冬氨酸（PAA）等新型絮凝剂具有无毒、环保、高效等特点，可有效提高污水处理的效率3. 新型生物吸附剂生物吸附剂是一种利用生物质材料（如：菌类、植物、动物等）制备的吸附剂生物吸附剂具有来源广泛、成本低廉、可再生等优点，已成为污水处理领域的研究热点新型生物吸附剂的研究主要集中在以下几个方面：（1）改性生物吸附剂：通过对生物质材料进行改性，提高其吸附性能如：用化学方法对生物质材料进行改性，使其具有更好的吸附性能（2）复合生物吸附剂：将不同类型的生物吸附剂进行复合，发挥各自的优势，提高整体吸附性能如：将壳聚糖和玉米芯复合制备生物吸附剂，用于去除水中的重金属离子（3）纳米生物吸附剂：利用纳米技术，将生物吸附剂与纳米材料进行复合，提高其吸附效率如：将纳米二氧化钛与生物质材料复合，用于去除水中的有机污染物4. 新型膜分离技术膜分离技术是利用膜材料对溶液中的组分进行分离的一种技术新型膜分离技术在污水处理领域具有广泛的应用前景目前，研究较多的的新型膜材料包括：聚合物膜、纳米复合膜、生物膜等新型膜分离技术在污水处理中的应用主要体现在以下几个方面：（1）水处理：利用膜分离技术去除水中的悬浮颗粒物、有机物和微生物等如：利用超滤膜去除水中的浊度和有机物（2）废水处理：利用膜分离技术去除废水中的有害物质，实现废水资源的回收和利用如：利用纳滤膜去除废水中的重金属离子（3）海水淡化：利用膜分离技术将海水中的盐分和杂质去除，实现海水淡化如：利用反渗透膜进行海水淡化5. 新型光催化技术光催化技术利用光催化剂在光照条件下产生活性物种，从而实现对有机污染物和微生物的降解新型光催化技术在污水处理领域具有很大的潜力目前，研究者主要关注以下几个方面的新型光催化技术：（1）纳米光催化剂：利用纳米技术制备具有高活性、高稳定性的光催化剂如：制备纳米二氧化钛光催化剂，用于去除水中的有机污染物（2）复合光催化剂：将不同类型的光催化剂进行复合，提高其光催化性能如：将二氧化钛与碳纳米管复合，用于提高光催化剂的可见光响应范围（3）光催化/生物降解耦合技术：将光催化技术与生物降解技术相结合，实现对复杂有机污染物的高效降解如：利用光催化技术预处理污水，提高生物降解效果6. 结论污水处理中的新型材料及应用研究取得了显著进展新型絮凝剂、生物吸附剂、膜分离技术、光催化技术等在污水处理领域具有广泛的应用前景然而，新型材料及技术的应用仍面临一定的挑战，如：成本、稳定性、规模化等未来，应进一步优化新型材料及技术的性能，降低成本，提高污水处理效果，以满足我国污水处理的需求1. 背景随着我国社会经济的快速发展，工业和生活污水的排放量逐年增加，对污水处理的要求也越来越高传统的污水处理方法和技术在处理效率、能耗和成本等方面存在一定的局限性因此，研究和开发新型材料及应用技术成为污水处理领域的热点本文将重点介绍污水处理中新型材料的研究动态和应用前景2. 新型膜分离材料膜分离技术是利用膜材料对溶液中的组分进行分离的一种技术，新型膜分离材料在污水处理领域具有广泛的应用前景目前研究较多的膜材料包括：聚合物膜、纳米复合膜、生物膜等（1）聚合物膜：聚合物膜具有良好的化学稳定性和生物相容性，广泛应用于水处理领域例如，聚偏氟乙烯（PVDF）膜具有良好的抗污染性能，可用于污水处理中的超滤和纳滤过程（2）纳米复合膜：纳米复合膜具有较高的分离效率和抗污染性能例如，将纳米二氧化钛（TiO2）添加到聚合物膜中，可以提高膜的可见光响应范围和催化活性，用于光催化处理和生物降解处理（3）生物膜：生物膜具有较高的污染物去除效率和自我修复能力例如，利用微生物附着在膜表面形成生物膜，可以实现对有机污染物的高效降解3. 新型吸附材料吸附材料是污水处理中关键的药剂之一，新型吸附材料具有较高的吸附性能和环保性能（1）碳纳米管（CNTs）：碳纳米管具有较高的比表面积和优异的吸附性能，可用于去除水中的重金属离子和有机污染物（2）石墨烯：石墨烯具有较高的导电性和吸附性能，可用于去除水中的有机污染物和重金属离子（3）金属有机框架（MOFs）：金属有机框架具有较高的比表面积和可调节的孔结构，可用于去除水中的有机污染物和气体污染物4. 新型光催化材料光催化技术利用光催化剂在光照条件下产生活性物种，从而实现对有机污染物和微生物的降解新型光催化材料在污水处理领域具有很大的潜力（1）纳米光催化剂：利用纳米技术制备具有高活性、高稳定性的光催化剂例如，制备纳米二氧化钛（TiO2）光催化剂，用于去除水中的有机污染物（2）复合光催化剂：将不同类型的光催化剂进行复合，提高其光催化性能例如，将二氧化钛（TiO2）与碳纳米管（CNTs）复合，用于提高光催化剂的可见光响应范围（3）光催化/生物降解耦合技术：将光催化技术与生物降解技术相结合，实现对复杂有机污染物的高效降解例如，利用光催化技术预处理污水，提高生物降解效果5. 新型生物降解材料生物降解材料利用微生物的代谢能力实现对有机污染物的降解新型生物降解材料在污水处理领域具有广泛的应用前景（1）生物降解剂：生物降解剂可以促进微生物的生长和代谢，提高有机污染物的降解效率例如，利用生物降解剂提高活性污泥对有机污染物的降解能力（2）生物絮凝剂：生物絮凝剂利用微生物产生的絮凝剂实现对悬浮颗粒物的高效絮凝例如，利用生物絮凝剂去除水中的悬浮颗粒物（3）生物膜：生物膜技术利用微生物附着在膜表面形成生物膜，实现对有机污染物的高效降解例如，利用生物膜技术处理生活污水中的有机污染物6. 结论污水处理中的新型材料及应用研究取得了显著进展新型膜分离材料、吸附材料、光催化材料、生物降解材料等在污水处理领域具有广泛的应用前景然而，新型材料及技术的应用仍面临一定的挑战，如：成本、稳定性、规模化等未来，应进一步优化新型材料及技术的性能，降低成本，提高污水处理效果，以满足我国污水处理的需求应用场合新型膜分离材料1.水处理设施：在自来水厂和污水处理厂中，新型膜分离材料可用于去除水中的悬浮颗粒物、微生物和有机物，提高水质2.工业废水处理：在化工、制药、食品加工等行业，新型膜分离技术可以有效去除废水中的有害物质，实现废水的回用和排放标准3.海水淡化：在海水淡化厂，新型膜分离材料如反渗透膜可以用于去除海水中的盐分和杂质，生产淡水新型吸附材料1.重金属离子去除：在污水处理中，新型吸附材料如碳纳米管和石墨烯可以用于去除水中的重金属离子，防止其对环境和人体健康造成危害2.有机污染物去除：新型吸附材料可用于去除水中的有机污染物，包括石油化工废水、农业面源污染等3.气体吸附：新型吸附材料如金属有机框架（MOFs）可用于大气治理，去除有害气体新型光催化材料1.污水处理：新型光催化材料如纳米TiO2可以用于降解污水中的有机物、消毒和去除异味2.空气净化：光催化材料可以用于去除室内空气中的有害气体和细菌3.自洁表面：光催化材料可以应用于建筑材料，如自洁玻璃和墙面，减少表面污染和细菌滋生新型生物降解材料1.活性污泥处理：生物降解剂可以提高活性污泥的处理效率，尤其是在处理高浓度有机物废水时2.生物滤池：生物絮凝剂和生物膜技术可以应用于生物滤池，提高对有机物和悬浮颗粒物的去除效率3.农业废弃物处理：生物降解材料可以用于农业废弃物的处理和资源化，如农业秸秆的降解和堆肥化注意事项新型膜分离材料1.成本考虑：新型膜分离材料初期投资较高，需要综合考虑运行成本和投资回报率2.膜污染和维护：膜材料容易受到污染，需要定期清洗和更换，以维持处理效率3.操作条件优化：膜分离效果受操作条件影响较大，需根据实际废水特性优化操作参数新型吸附材料1.再生和循环利用：吸附材料在使用后需要进行有效再生，以保持其吸附性能2.材料稳定性：一些新型吸附材料在特定环境下可能稳定性不足，需要注意储存和使用条件3.潜在毒性：某些吸附材料可能含有或释放有害物质，需确保其安全性和环保性新型光催化材料1.光照条件：光催化反应受光照条件限制，需要确保足够的照光时间和光源质量2.催化剂稳定性：光催化材料的稳定性直接影响其使用寿命，需选择稳定且耐腐蚀的材料3.系统设计：光催化反应器的设计应考虑光照效率和反应物与催化剂的接触面积新型生物降解材料1.微生物管理：生物降解过程中微生物的种类和活性对处理效果有重要影响，需要优化微生物的培养和管理2.温度和pH控制：生物降解过程对温度和pH敏感，需控制适宜的操作条件以保证微生物活性3.监测和控制系统：生物降解过程需要严格的监测和控制系统，以保证处理效果和安全性在应用这些新型材料和技术时，应综合考虑污水处理的具体需求、经济成本、技术可行性以及长期运行的稳定性同时，还需要遵循相关法规和标准，确保污水处理过程的环境安全和公共健康。
光催化—膜分离耦合工艺对有机污水的净化研究
光催化—膜分离耦合工艺对有机污水的净化研究光催化—膜分离耦合工艺对有机污水的净化研究摘要：近年来，随着工业发展和生活水平的提高，有机污水的排放量不断增加，给环境带来了严重的污染。
传统的污水处理工艺存在效率低、能源消耗大、排放污泥等问题。
本研究旨在探讨一种新型的处理技术，即光催化—膜分离耦合工艺，对有机污水进行净化。
通过实验结果表明，该工艺具有高效、低能耗、可持续等特点，为有机污水治理提供了一种新的解决方案。
1. 引言随着城市化进程的加快，有机污水的排放量不断增加，给水环境和生态系统带来了巨大的压力。
有机污水中的有机物、色素、重金属离子等有害物质对环境和人体健康造成了严重的危害。
因此，如何高效、低能耗地净化有机污水成为了亟待解决的问题。
2. 光催化技术在有机污水净化中的应用光催化技术是利用光能激发半导体表面的电子和空穴，生成高活性的氧化还原物质，从而降解污染物的一种先进技术。
光催化技术在有机污水净化中具有反应速度快、效率高、无二次污染等优点。
本研究采用钛酸钡光催化剂进行实验，通过调节光照强度、溶液酸碱度、反应时间等因素，优化光催化反应条件，达到最佳净化效果。
3. 膜分离技术在有机污水净化中的应用膜分离技术是利用特定孔径的膜对溶液进行分离和浓缩的一种方法。
膜分离技术具有结构简单、能耗低、出水质量好等特点。
本研究选用聚酯膜进行实验，通过控制膜孔径和膜通量，实现对有机污水中污染物的有效分离。
同时，对膜的清洗和维护也进行了研究，以保证膜的长期稳定运行。
4. 光催化—膜分离耦合工艺的优势将光催化和膜分离技术进行耦合，可以取长补短，充分发挥两种技术的优势。
光催化能够高效降解污染物，而膜分离能够有效分离并回收有价值的物质。
通过光催化—膜分离耦合工艺，可以实现有机污水的高效净化和资源化利用。
本研究通过实验验证了光催化—膜分离耦合工艺对有机污水的净化效果。
5. 实验结果与讨论本研究实验结果表明，当光照强度为1000Lux、溶液酸碱度为pH=7、反应时间为2小时时，光催化反应的降解率达到90%以上。
光催化可有效分解有机污染物
光催化可有效分解有机污染物有机污染物是指含有碳元素的化合物，在环境中广泛存在，对人类健康和环境造成严重威胁。
目前，人们已经通过各种手段研究和应用光催化技术来有效分解有机污染物。
光催化技术是一种利用光照激活催化剂，产生高活性的氧化剂，进而分解有机污染物的方法。
下面将介绍光催化技术的原理、机制及应用。
光催化技术的原理基于半导体材料在光照激发下的电子空穴对的产生与活性氧自由基的生成。
这种活性氧自由基包括羟基自由基和超氧自由基等，具有强氧化能力，可以直接与有机污染物反应，将其分解为低毒或无毒的物质。
半导体光催化技术最常用的催化剂是二氧化钛（TiO2），其具备优异的光催化活性和化学稳定性。
在光照下，TiO2表面产生电子空穴对，电子空穴对可以与水或氧气等物质发生反应，生成活性氧自由基。
有机污染物则被活性氧自由基氧化分解。
光催化技术的反应机理较为复杂，受多种因素影响，如光照强度、催化剂的晶型、有机污染物的结构等。
在反应过程中，光催化剂表面的电子和阳穴对促进了有机污染物的氧化分解。
首先，光照使得催化剂表面电子和阳穴对生成，电子往阳离子扩散，阳离子往电子扩散，从而在催化剂表面产生提供氧化还原位的表面缺陷。
其次，有机污染物被吸附到催化剂表面的氧化还原位，并受到光催化剂表面的电子和阳穴对的作用，发生氧化降解反应。
最后，产生的低分子量物质在催化剂表面或溶液中完全脱附，实现有机污染物的分解和去除。
光催化技术具有很多优点，使其成为一种被广泛研究与应用的分解有机污染物的方法。
首先，光催化技术对污染物种类没有太高的要求。
无论是芳香族化合物、长链有机物还是有机染料等，都可以通过光催化技术进行有效分解。
其次，光催化技术对反应条件的要求相对较低。
只要提供适当的催化剂、光照和反应溶液条件，就可以实现有机污染物的高效分解。
此外，光催化技术具有可持续性。
通过合理设计催化剂和增加光利用率，可以降低光催化反应的能量消耗和催化剂的使用量，实现能源的可持续利用。
环保科技：解决水污染问题的创新技术
环保科技：解决水污染问题的创新技术引言水是生命之源，然而，如今全球范围内的水污染日益严重，给人们的生活和环境带来了巨大的威胁。
因此，寻找解决水污染问题的创新技术成为当今重要的任务之一。
随着科技的发展，环保科技则成为此问题的破解者。
环保科技将传统的环境治理方法与先进的科学技术相结合，提供了各种有效的解决方案。
本文将探讨一些治理水污染的创新技术，并分析其潜力和优势。
活性炭吸附技术活性炭吸附技术是一种常见且有效治理水污染的技术。
活性炭具有巨大的表面积和良好的孔隙结构，可以有效吸附水中的有机物、重金属和其他污染物。
该技术适用于大范围的水污染，如废水处理、饮用水净化和工业排水的处理。
而且，活性炭是一种可再生的材料，可通过再生处理后重复使用，非常环保。
活性炭吸附技术有助于去除水中的致病菌、有毒有害物质和异味。
同时，活性炭还能净化水质，使其更适合用于农业灌溉和城市供水。
这种技术广泛应用于世界各地的水污染治理中，不仅提高了水质，还改善了人们的生活品质。
纳米材料在水污染治理中的应用纳米材料是一种具有特殊性能的材料，在环保科技中的应用越来越受到关注。
纳米材料具有巨大的比表面积、较高的反应活性和优异的吸附性能，能够高效地去除水中的有机物、重金属和微生物等污染物。
例如，纳米铁、纳米二氧化钛和纳米氧化锌等材料广泛应用于水污染治理中。
纳米材料可以通过吸附、光催化和还原反应等方式去除水中的污染物。
吸附是纳米材料常见的去除有机物和重金属的方式，而光催化则利用纳米材料的光敏特性，在光照条件下分解和去除污染物。
此外，还可以利用纳米材料的还原性能将一些有毒有害物质转化为无害或低毒的物质。
纳米材料的应用不仅提高了水污染治理的效率，而且有助于降低成本和减少废物产生。
纳米材料的微小粒径和分散性使其能够更好地与污染物接触，提高了吸附和反应速率，从而减少了处理时间和资源消耗。
这些优势使纳米材料成为有效解决水污染问题的绿色选择。
微生物技术在水污染治理中的应用微生物技术是一种生物降解和生物修复水污染的创新技术。
光催化技术名称_概述及解释说明
光催化技术名称概述及解释说明1. 引言1.1 概述光催化技术是一种利用光能激发催化剂来促进化学反应的先进技术。
在这个快速发展的时代，光催化技术作为一种环境友好、高效能源利用和废物处理方法备受关注。
通过研究光催化技术的名称和基本原理，我们可以更好地理解其在科学领域中的重要性和潜力。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分：引言、光催化技术名称概述、光催化反应原理解析、光催化技术研究进展和成果展示以及结论与展望。
在引言部分，将介绍本文的目的，并对文章结构进行简单说明。
1.3 目的本文旨在系统地介绍和解释光催化技术的名称及其基本原理。
我们将从定义开始，深入探讨该领域的发展历史和应用领域。
同时，我们还将详细剖析光催化反应的机理、如何选择和设计合适的催化剂以及优化调控策略。
接着，我们会总结当前该领域最新的研究进展和成功案例，并探讨其潜在的应用前景与挑战点。
最后，我们将对光催化技术的发展进行总结，并提出未来的展望和建议。
以上是引言部分的内容，旨在为读者明确文章的主题以及整体结构。
希望对您撰写长文有所帮助！2. 光催化技术名称概述：2.1 光催化技术定义：光催化技术是一种利用光能将物质转化为其他有用物质或进行降解处理的技术。
它基于光催化反应原理，通过光照射下的催化剂介导，可以促进氧化还原、光解、膜分离等一系列反应过程，实现对污染物、有害物质的降解和转化。
2.2 发展历史：光催化技术起源于20世纪70年代早期，在研发过程中不断得到改进和完善。
最初，人们主要关注利用太阳能进行水的光解产氢研究。
随着科学技术的进步和对环境保护需求的日益增加，光催化技术逐渐应用于污染物降解、空气净化、水资源治理等领域，并取得了显著成果。
2.3 应用领域：光催化技术具有广泛的应用前景，在环境治理、能源开发等领域发挥着重要作用。
在环境方面，它可以被应用于废水处理、空气净化、有机物降解等。
在能源开发方面，光催化技术可以应用于太阳能转化、光电池领域等。
光催化降解水污染机理解析
光催化降解水污染机理解析引言：水是人类生存和发展的基础资源之一，然而，由于工业化、城市化进程加快，水污染成为全球性的环境问题。
为了解决水污染问题，各种水处理技术被不断研发和改进。
其中，光催化降解水污染技术以其高效、环保的特点备受关注。
本文将对光催化降解水污染的机理进行详细解析，以期更好地理解光催化降解水污染技术的工作原理和应用前景。
一、光催化降解水污染的基本概念光催化降解水污染是利用特定的光催化剂在光照条件下，通过光、半导体催化剂和污染物之间的相互作用，将水中的污染物转化为无害的物质的过程。
该技术主要通过光催化剂吸收光能，形成激发态，然后与水中的污染物发生反应，最终降解为二氧化碳、水和无害的物质。
二、光催化降解水污染的机理解析1. 光催化剂的激发光催化剂是光催化降解水污染的核心物质，其物理化学性质对光催化反应起着至关重要的作用。
在光照下，光催化剂的能带结构发生改变，从而形成激发态，通过吸收光子能量，使电子从价带跃迁到导带，形成光生的电子-空穴对。
2. 光生电子-空穴对的利用光生的电子-空穴对是光催化反应的重要催化剂。
光生电子可被氧气或其他氧化剂捕获，从而生成强氧化性的活性氧物种，如氢氧自由基(OH·)等，从而加速污染物的降解。
光生空穴则可以与水或其他还原剂反应，形成氢自由基和亚氧阴离子自由基(O2·-)等，进一步降解污染物。
3. 污染物的降解光生的活性氧物种和自由基通过氧化、还原、羟基化等反应途径与水中的污染物发生反应，将其分解为小分子化合物、无害物质或低毒物质。
这些反应可破坏污染物的分子结构，打断其化学键，并最终将其降解为二氧化碳、水和无害的物质。
三、光催化降解水污染技术的应用领域1. 有机污染物的降解光催化降解水污染技术在有机污染物的处理方面表现出良好的应用潜力。
例如，光催化技术可以高效降解水中的苯系物、酚类物质、农药等有机污染物，大大提高水质的安全性和可用性。
2. 高毒金属离子的去除光催化降解水污染技术在高毒金属离子的去除方面也具有广泛的应用前景。
光催化降解污染物的技术前沿与应用
光催化降解污染物的技术前沿与应用随着环境污染日益加剧，降解污染物的方法也越来越多。
其中，光催化技术是一种高效、环保的方法，受到越来越多研究者的关注。
本文将介绍光催化技术的基础原理、发展历程、技术前沿和应用。
一、光催化技术的基础原理光催化技术是利用光子激发催化剂表面产生的电荷对污染物进行氧化还原反应的方法。
光催化反应的过程包括吸光、电子-空穴对的产生和催化剂表面吸附，具体反应如下：催化剂 + 光子→ 催化剂电子 + 催化剂空穴催化剂电子 + 污染物→ 污染物离子 + 催化剂电荷催化剂空穴 + 水→ 氢离子 + 氧分子污染物离子 + 氢离子 + 氧分子→ CO2 + H2O光催化技术具有高效、环保、节能等诸多优点，但也有一些缺点，如催化剂的稳定性、催化剂的再生等问题。
因此，设计出高效、稳定的光催化剂是光催化技术的一个重要研究方向。
二、光催化技术的发展历程20世纪60年代初，科学家发现了二氧化钛具有光催化活性。
此后，光催化技术得到了迅速发展。
1985年，Fujishima等人首次利用二氧化钛作为光催化剂，成功地将水溶液中的酒精和氯离子分解为CO2和Cl2。
此后，光催化技术又得到了长足的发展，成功地应用于空气净化、水处理和固体废物处理等领域。
三、光催化技术的技术前沿1. 光响应的扩展目前，大部分光催化剂只能吸收紫外线光，这限制了光催化技术的应用范围。
因此，研究人员一直在探索新型光催化剂，以扩展光响应的范围。
近年来，一些光响应范围更广的材料被成功合成，如新型有机-无机杂化太阳能电池、石墨烯基复合材料等。
2. 光催化降解有机污染物的机制研究光催化技术的一个瓶颈问题是机理研究的不深入。
随着表征技术的进步，研究人员对光催化反应机制的认知不断加深。
比如，一些新型光催化剂表面结构的控制和调控也得到了很好的研究。
3. 光催化与其他技术的联用为了更好地解决环境污染，光催化技术也与其他技术联用。
例如，将光催化技术与氧化还原、过滤等技术相结合，提高污染物去除效率，扩大了光催化技术的应用范围。
《安全环境-环保技术》之光催化与生物降解直接耦合技术处理废水的机制、进展和环境应用
光催化与生物降解直接耦合技术处理废水的机制、进展和环境应用近日，湖南大学汤琳课题组在Water Research上发表了题为“Intimate coupling of photocatalysis and biodegradation for wastewater treatment: Mechanisms, recent advances and environmental applications”的综述论文(DOI: 10.1016/j.watres.2020.115673)。
光催化与生物降解直接耦合（Intimate coupling ofphotocatalysis and biodegradation，ICPB）技术是结合了光催化技术和生物处理的新型废水处理技术，具有低成本、环境友好和可持续等优点，在废水处理领域具有良好的应用前景。
ICPB体系主要由光催化材料、多孔载体和生物膜組成。
ICPB 技术打破了必须在不同反应器中分别进行光催化反应和生物降解的传统观念，提高了污水的净化能力，并节省成本。
这篇综述总结了目前ICPB体系光催化剂、多孔载体和生物膜的最新进展，并着重探究了反应机理和反应器构造。
此外，还对ICPB 体系在环境和能源领域的应用前景进行了展望。
全文速览这篇综述总结了ICPB体系的最新进展，首先分别讨论了ICPB中的吸附，光催化和生物降解的协同效应，自我调节机制，共同底物与竞争机制。
然后总结了ICPB中光催化材料、多孔载体和生物膜的最新进展。
接着介绍了光催化循环床生物膜反应器（PCBBR）的发展并总结了不同PCBBR构造的优缺点。
另外还介绍了ICPB体系在废水处理和能源转化中的各种应用。
最后对ICPB体系的未来发展提出展望。
这篇综述将为未来ICPB体系在废水处理中更好的应用和创新设计提供理论建议。
引言随着水中各种新型污染物的出现，以活性污泥法为代表的传统污水处理技术由于难以降解高浓度、结构复杂的难降解污染物而面临困境。
深度光催化氧化耦合生物洗涤技术处理污水恶臭气体
深度光催化氧化耦合生物洗涤技术处理污水恶臭气体韩忠明【期刊名称】《《安全、健康和环境》》【年(卷),期】2019(019)005【总页数】5页(P30-34)【关键词】恶臭气体; 光催化氧化技术; 生物洗涤【作者】韩忠明【作者单位】中国石化长城能源化工有限公司北京100020【正文语种】中文近年来，随着我国煤化工产业的发展以及人民对环境质量要求的不断提高，煤化工行业污水场恶臭的治理问题日益受到重视。
我国对煤化工行业恶臭气体治理的技术研究和防治工作起步较晚，目前仍有不少污水场的恶臭气体得不到有效治理。
1 煤化工污水恶臭气体特征煤化工污水恶臭气体来源较为复杂，主要源自于污水场各工段的污水处理池，通常采用集气罩收集、密闭管输、集中处理的治理方式。
污水恶臭气体中除了常见的硫化氢、甲硫醇、硫醚类外，有时还含有苯系物(苯、甲苯、二甲苯等)、氨、杂醇、醛、有机酸、焦油、四氢呋喃等物质，处理难度相对较大。
不同产品路线和生产工艺的煤化工污水恶臭气体来源差别较大，其主要污染物的组分和浓度易受生产状况变化、上游装置排水波动、废水处理工艺不同、季节更替和扩散条件等因素的影响。
一般常见的煤化工污水的臭气浓度在几千至数万(×10-6)不等，硫化氢、氨、苯系物和VOCs在0～100 mg/m3左右，硫醇、硫醚小于100 mg/m3。
2 煤化工污水恶臭气体常见治理技术目前，常用的恶臭气体治理技术包括光催化氧化法、催化燃烧法、掩蔽法、物理吸附法、燃烧法、湿式洗涤法、氧化法、生物处理法和等离子体法等[1]。
2.1 热氧化法热氧化法是一种较为彻底的处理方法，其基本原理是通过燃烧使VOCs 与氧气发生反应，生成CO2和H2O等物质。
该技术的优点是对污染物的去除彻底。
缺点是：设备为明火设备，需满足项目安全防火间距；消耗天然气、煤气等燃料，运行能耗较高；污水臭气组分中多数含有硫化物，经热氧化法处理后的废气需进一步进行除酸处理。
2.2 催化氧化法催化氧化法是利用催化剂的选择性和活性，降低臭气的反应活化能并将其分解为无污染的CO2和H2O等物质。
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光催化与生物降解直接耦合技术处理废水的机制、进展和环境应用近日，湖南大学汤琳课题组在Water Research上发表了题为“Intimate coupling of photocatalysis and biodegradation for wastewater treatment: Mechanisms, recent advances and environmental applications”的综述论文(DOI: 10.1016/j.watres.2020.115673)。
光催化与生物降解直接耦合（Intimate coupling ofphotocatalysis and biodegradation，ICPB）技术是结合了光催化技术和生物处理的新型废水处理技术，具有低成本、环境友好和可持续等优点，在废水处理领域具有良好的应用前景。
ICPB体系主要由光催化材料、多孔载体和生物膜組成。
ICPB 技术打破了必须在不同反应器中分别进行光催化反应和生物降解的传统观念，提高了污水的净化能力，并节省成本。
这篇综述总结了目前ICPB体系光催化剂、多孔载体和生物膜的最新进展，并着重探究了反应机理和反应器构造。
此外，还对ICPB 体系在环境和能源领域的应用前景进行了展望。
全文速览这篇综述总结了ICPB体系的最新进展，首先分别讨论了ICPB中的吸附，光催化和生物降解的协同效应，自我调节机制，共同底物与竞争机制。
然后总结了ICPB中光催化材料、多孔载体和生物膜的最新进展。
接着介绍了光催化循环床生物膜反应器（PCBBR）的发展并总结了不同PCBBR构造的优缺点。
另外还介绍了ICPB体系在废水处理和能源转化中的各种应用。
最后对ICPB体系的未来发展提出展望。
这篇综述将为未来ICPB体系在废水处理中更好的应用和创新设计提供理论建议。
引言随着水中各种新型污染物的出现，以活性污泥法为代表的传统污水处理技术由于难以降解高浓度、结构复杂的难降解污染物而面临困境。
以光催化氧化技术为代表的高级氧化(AOPs)技术作用快，但其依赖自由基反应的无选择性降解会导致一系列过度氧化问题。
传统技术难以在同一反应器中进行光催化反应和生物处理的原因主要是由于光催化反应快速且无选择性，因此很难将光催化反应的产物控制在可生物降解的范畴。
本工作综述了ICPB技术，该技术允许光催化反应和生物降解同时发生，不仅可以去除难降解污染物，而且还提高了矿化效率并降低了运行成本。
图文摘要ICPB体系的反应机制Fig.1.The proposedmechanisms possibly acting in the ICPB system: the synergistic effect ofadsorption, photocatalysis and biodegradation.Copyright 2020, Elsevier Inc.ICPB作为一种新颖的废水处理技术，在去除和矿化生物难降解污染物方面显示出巨大的潜力。
图1中提出了在ICPB体系中可能起作用的机理。
多孔载体可以从废水中吸附生物难降解污染物，并增强其向光催化剂表面的转移，同时在光催化剂表面产生各种ROS自由基，从而促进污染物的光催化降解。
光催化降解的产物进一步被转移到载体中，并在生物膜内被降解，然后被进一步矿化成二氧化碳和水。
在ICPB 体系中，吸附、光催化和生物降解是同时发生，而不是完全独立的。
整个过程在ICPB 中起着平衡的作用，这种平衡称为协同效应。
Fig.2.Schematicillustration for the enhanced photocatalytic reactivity degradation of MO in Er3+:YAlO3/TiO2 coated carrier under visible lightirradiation. Adapted from (J. Chem. Technol. Biotechnol., 2015, 90, 885).Copyright 2020,Elsevier Inc.Fig.3.The picture of the sponge-type cube and SEM images ofthe interior and exterior of the polyurethane sponge. Adapted from (Environ.Sci. Technol., 2011, 45, 8359).Copyright 2020,ElsevierInc.Fig. 4.Relative abundances of the biofilm genera from theinitial inoculum to the end of cycle 6. The abundance is presented in terms ofthe percentage of total effective microbial sequences in each sample. The graybar represents the sum of all low-abundance genera. Adapted from (Chem. Eng.J., 2017, 316, 11). Copyright 2020, Elsevier Inc.如Figs. 2-4所示，本综述分别举例讨论了光催化材料（Fig. 2）、多孔载体（Fig. 3）和生物膜（Fig. 4）在ICPB体系中的最新进展。
迄今为止，已经开发了许多光催化材料来处理ICPB中的废水。
研究最多的光催化材料是TiO2基光催化剂，例如SiO2-TiO2、Ag-TiO2、N-TiO2和Er3 +：YAlO3 / TiO2。
载体是ICPB体系中关键的一环，它可以同时起到负载光催化材料和保护生物膜的作用。
本文概述了一些适用于ICPB体系的代表性载体，例如纤维素载体、陶瓷载体、聚氨酯海绵和聚氨酯泡沫（PUF）。
而在ICPB体系中，生物膜可降解光催化产物，以实现进一步的矿化作用，是减少化学需氧量（COD）或溶解性有机碳（DOC）的主要因素。
光催化循环床生物膜反应器（PCBBR）的构造Fig.5.The PCBBR systemutilizes macro-porous cellulosic carriers that protect microorganisms fromtoxic reactants and organic compounds, making intimate coupling possible. TheESEM image shows the porosity and size of the pores. UV-light illuminated at the lower half of a reactor,increasing the reflection of high intensity light. Adapted from (Biotechnol. Bioeng., 2008, Vol. 101,84).Copyright 2020, Elsevier Inc.Fig. 6.Schematic diagram ofUV-light responsive photocatalytic circulating-bed biofilm reactor (UPCBBR): (a) The UPCBBR was illuminated by two UVlamps located on the exposed part of the reactor.Adapted from (Environ. Sci. Technol.,2011, 45, 8360). (b) The UPCBBR was illuminated by the UV lampplaced in the quartz sleeve, whilethe quartz sleeve was placed in the dle of the reactor. Adapted from (Appl. Catal. B: Environ.,2016, 180, 521).Copyright 2020, Elsevier Inc.Fig.7.Schematic diagram of visible-light responsivephotocatalytic circulating-bed biofilm reactor (VPCBBR). The air was suppliedby an aeration pump and the reactor was illuminated with visible light from theLED panel. Adapted from (Int. Biodeter. Biodegr., 2015, 104, 179).Copyright 2020, Elsevier Inc.Table 1.Main advantages and disadvantages of PCBBR with suspended/immobilized photocatalysts.Copyright 2020, Elsevier Inc.根据光催化剂的分布不同，用于废水处理的光催化循环床生物膜反应器（PCBBR）通常可以分为两种主要构造类型：（1）带有悬浮光催化剂的PCBBR和（2）带有固定化光催化剂的PCBBR。
后者又可以根据光源类型分为两类：（1）紫外光响应的UPCBBR 和（2）可见光响应的VPCBBR。
如Fig. 5所示，Marsolek等人使用典型的悬浮污泥型PCBBR系统去除2, 4, 5- TCP和乙酸。
Fig. 6a显示了实验室规模的UPCBBR，它由体积为150 mL的石英玻璃制成，并且在上升和下降侧都有悬浮的循环载体。
Fig. 6B的光源位置与普通的PCBBR不同，石英套管位于反应器的中间，而紫外灯位于石英套管中。
Fig. 7中的反应器是一个可见光响应的内部循环空气驱动反应器（VPCBBR），容量为540 mL，装有约750个海绵载体，并在20±2°C的温度下运行。
具有悬浮或固定化光催化剂的两种PCBBR都有其自身的特征和局限性。
Table 1简要总结了这两种PCBBR的主要优缺点。
ICPB体系的应用Fig. parison of the effects of UPCB and VPCB on thedegradation of phenol under UV light or visible light irradiation. Adapted from(Environ. Sci.Technol., 2015, 49, 7776). Copyright 2020, Elsevier Inc.Fig. 9.(a) Anode layout for the ICPB-anode electrochemicalcell with a schematic detail of the carbon-foam anode. Features of the anode (b) during illumination and (c) after around 7 days’ illumination. Adapted from (Chem. Eng. J., 2017, 317, 884).Copyright 2020, Elsevier Inc.ICPB技术已被证明适用于处理许多生物难降解的有机污染物，包括含氮化合物、酚类化合物、染料、抗生物等。