光催化氧化技术在工业废水处理中的应用

光催化氧化技术在工业废水处理中的应用

摘要：针对常规工业废水处理技术无法高效去除难降解有机废水的问题，文章综述了光催化氧化技术在工业废水处理中的应用，以期能为彻底解决工业废水处理问题提供技术参考。

关键词：光催化氧化工业废水处理应用

0引言

光催化氧化技术是高级氧化工艺(AOPs) 的一种, 在此工艺中, 光子的能量大于半导体催化剂的能带隙, 从而在半导体液体表面产生强氧化性的电子空穴。在这些空穴中, 催化剂与废水发生作用, 将有机污染物氧化成为CO

2

和简单的化合物。在此最高活性的催化剂是以锐

钛矿形式存在的TiO

2,这种催化剂需要在低能紫外光范围内的光子的协同作用。使TiO

2

活跃起

来所需的能量为3.2eV, 甚至更高。具有此范围的充足能量的普通太阳辐射使废水的自然光催化氧化具有可行性, 从而省掉了放射性资源传送过程中的浪费，被认为是废水处理尤其是工业废水处理中最有有前途的催化氧化技术之一。

1光催化氧化技术在工业废水处理中的应用

1.1 染料工业废水

染料厂和印染厂排放的废水中含有大量

碱度高、色泽深、臭味大的染料或其他化学

品, 有的还含苯环、氨基、偶氮基团等致癌

物质, 严重污染了环境,威胁着人类的健康。

染料废水具有成分复杂、色度高、排放量大、

毒性大等特点, 传统的生物法难以将其处理

到允许的排放程度, 光催化氧化技术是行之

有效的处理方法。实践证明，利用光催化氧

化技术降解印染废水,可使COD为268mg/ L的

印染废水脱色率达到96%,COD去除率为80%以

上。

1.2 含酚工业废水

以邻硝基酚、邻氨基酚和对苯二酚3种酚

类物质为代表的含酚废水进行TiO

2光催化

降解取得了较好的处理效果。彭书传等人[1]

以TiO

2

微粉及以硅胶、活性碳、玻璃纤维、

石英玻璃等各种载体负载TiO

2

为催化剂对含硝基苯酚废水进行光催化氧化实验。结果表

明, 活性炭负载TiO

2

溶胶型催化剂具有较高的光催化活性；当采用300W 高压汞灯、催化

剂质量分数为0.3%、pH =3.8,光催化降解3h

时,对硝基苯酚水溶液的COD去除率95% 、工

业含酚废水的COD去除率为80%～83%。

1.3 表面活性剂废水

光催化氧化技术对表面活性剂废水的去除具有无毒、迅速、降解彻底等优点。王君

等[2]采用纳米锐钛型TiO

2

作催化剂, 使用低功率超声波降解水中的表明活性剂SDBS, 研

究表明,在SDBS溶液浓度50. 0mg /L, T iO

2加入量750mg /L, pH 为3. 0, 超声频率

40kHz和超声功率50W的条件下，120min内可

全部降解。

1.4 制药废水

制药废水中含有硝基苯类化合物, 是典型的难生物降解的有机污染物,研究表明TiO

2

/Fenton体系对含硝基苯类化合物制药废水具有较好的处理效果。程沧沧等[3]以TiO2为催化剂,以9W低压汞灯为光源,并引入Fenton试剂,对武汉市某制药厂的制药废水进行了处理实验。结果达到脱色率100%,

COD

Cr

去除率92.3% 的效果。硝基苯类化合物含量从805mg /L降至0. 41mg /L, 达到了排放标准。

1.5含油废水

油田的开采、石油的运输与使用过程中都会有大量油类进入水系统, 使江河湖海不同程度受到污染, 对人和水生动植物造成危害。含油废水的处理也是光催化氧化技术的重要应用之一。张海燕等[4]制备了纳米级半导体光催化材料利用光催化方法对含油废水的处理进行了研究, 结果表明, 纳米级催化剂具较高的光催化降解油的活性;催化剂粒径越小、锐钛矿型晶体结构含量越高时, 光催化的活性越强; 催化剂用量适当, 可使光催化降解的程度较高; 含油废水的初始pH

值越小, 油的降解率越高；当TiO

2

与Fe3+或

H

2

O

2

共存时,相同的光照条件下,油的去除率

可提高5%～16%,达98%。

2 结语

光催化氧化技术是一项清洁技术,具有很好的发展潜力。一方面, 随着人们将催化剂有效地固定下来(将其制成膜或固定于特定载体上),解决了其在悬浮液的水处理中分离步骤复杂、费用较高的问题; 另一方面, 通过对催化剂表面改性, 弥补了其对紫外光吸收范围窄、光能利用率低的缺点。但目前光催化氧化技术在环境污染和水处理中的应用主要还停留在试验性的研究阶段, 工业化的进展还相对缓慢, 主要是受催化剂性质和反应器的研制方面的限制。

参考文献

[1] 彭书传, 王诗生.负载型T iO2 光催化氧化法处理硝基苯酚工业废水[ J].工业水处理,

2003, 23( 11): 34-36.

[2] 王君, 郭宝东, 张朝红等.纳米锐钛型TiO

2

催化超声降解SDBS溶[ J].水处理技术, 2005, 31( 9) : 21-24.

[3] 程沧沧, 肖忠海. UV /T iO2 - Fenton试剂系统处理制药废水的研究[ J].环境科学研究,

2001, 14( 2): 33- 35.

[4] 张海燕, 王宝辉. 光催化氧化处理含油废水的研究[ J].化工进展，2003, 22(1): 67- 70.