光催化氧化技术及其在废水处理中的应用
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+ + 2
h + H2O + O2 ң ㊃ OH + H + O h + H2O ң ㊃ OH + H O + H+ ңHO㊃ 2 2 HO㊃ 2 ңO2 + H2O2
水水质， 而且随着反应的持续进行， 需不断补充 TiO2， 从而造成处理成本的增加。为此， 一些研究 钛板、 钛网。杨莉[5]等采用溶胶—凝胶法制备 TiO2 溶胶， 将其涂覆在普通钠钙玻璃上， 以 TiO2 对甲基 橙的光分解率探讨 TiO2 薄膜最佳光催化性能。结 果表明， 当 PEG400 的加入量为 7％ 时， TiO2 薄膜的 者将 TiO2 粉末固定化于其他材料之上， 如玻璃球、
弱取决于光生电子和空穴的浓度。显然， 光催化
剂颗粒尺寸越小， 总表面积越大， 光吸收效率越 高， 并且电子和空穴移动到表面的几率也越大。 同时随着尺寸的减小， 比表面积增大， 表面键态和 电子态的活性增多， 有利于对反应物的吸附， 从而 增大反应几率。 （2）从能带理论角度上分析， 任何氧化电位在
导体 TiO2 的禁带宽度为 312 eV， 当光子波长小于 ( TiO2 + hν ңe + h ) 。
杨一青， 女， 博士研究生， 2009 年毕业于西北师范大学， 作者简介： 现从事催化裂化催化剂分析研究表征工作。
6
炼油与化工 REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
第 21 卷
环保方面得到了应用。大量研究证实， 烃类和多 环芳烃、 卤化芳烃化合物、 染料、 表面活性剂、 农 药、 油类、 氰化物等都能有效地进行光催化反应， 脱色、 去毒、 矿化为无毒无机小分子物质， 从而消 除对环境的污染。半导体光催化是目前光化学方 法应用于污染控制的诸多研究中最活跃的领域， 成为污染控制化学研究的 1 个热点， 形成了新的研 究领域[1]。 1 光催化氧化还原机理 光催化氧化还原以 n 型半导体为催化剂， 如 和光化学性质均十分稳定， 且无毒价廉， 货源充 分， 所以光催化氧化还原去除污染物通常以 TiO2
环境中的污染物成为环境领域研究的热点之一。 研究重点主要集中在光催化机理、 难降解有机物
20 世纪 80 年代后， 利用 TiO2 光催化降解水、 气
的降解过程、 光催化效率提高、 太阳光的直接利用 等方面。各国环境科学工作者在这一领域进行了 广泛而深入的探索， 取得了许多可喜的成绩， 并在
地质学报， 2000， 2 （6） ： 282-286． 社， 1997： 295-298.
Mn+(金属离子) + ne+ ңM 2 提高光催化利用效率的方法 在对光催化氧化反应机理的认识基础上， 研 究者提出了一系列提高光催化利用效率的方法 [3]。 2.1 纳米光催化剂 TiO2 的应用 在光催化反应中， 催化剂表面的 OH-基团的数 目将直接影响催化效果。 TiO2 浸入水溶液中， 表 面要经历羟基化过程。晶粒尺寸越小， 粒子中原 基团的数目也随之增加， 从而提高反应效率。 子数目也相应减少， 表面原子比例增大， 表面 OH由于量子效应， 近年来， 新的研究方向就是研 制纳米半导体材料—纳米光催化剂。纳米光催化 材料比一般光催化材料在促进光催化反应的活性 作用上， 主要体现在 2 个方面。 （1）从光催化机理来看， 氧化、 还原作用的强
系的研究方面， 我国亟须加强以 4 个方面的研 究。 究。
在催化裂化催化剂的孔隙结构与反应性能关
［2］ 闵恩泽. 工业催化剂的研制与开发 ［M］ . 北京： 中国石化出版 ［3］ 李大东. 炼油催化剂发展趋势 ［J］ . 石油炼制与化工， 1994， 25 ［4］ 陈祖庇.裂化催化剂发展新趋势 ［J］ .石油炼制与化工， 1995， 26 ［5］ 胡荣泽.评多孔体的表征 ［J］ .粉体技术， 1995 （4） ： 26-33. 影响的研究 ［J］ .化学学报， 2004， 62： 1447-1450. 出版社， 1978： 13-18. （5） ： 14 -21. （2） ： 7-14.
图 1 负载式盘管光催化反应器
该反应器的优点是催化剂的两面都能得到光 的照射， 且可通过选择盘管的长度改变反应的停 留时间， 以提高反应转化率， 经实验证明效果很 好。该类反应器适用于负载薄膜 TiO2 的光催化实 验研究。 3 光催化氧化处理废水 半导体光催化氧化法对有机污染物具有很好 的去除效果， 一般经过一系列的持续反应， 最终能 达到完全矿化。特别是对用传统的化学方法难以 除去的低含量有机污染物,光解显得更有意义。含 酚废水、 农药废水、 表面活性剂、 氯代物、 高聚物、 含 油废水等都可以被光催化氧化降解。 Blake 介绍了 300 多种可被光催化的有机物。
（1）孔隙结构与反应性能之间通用规律的研 （2）多孔体孔结构的复杂性， 使得理论上必须 （3）没有 1 种实验方法能够提供孔结构参数
引入一些简化假定。
［6］ 崔举庆， 侯庆锋， 陆现彩.吸附聚丙烯酸对纳米碳管表面特征 ［7］ 严继民， 张启元. 吸附与凝聚固体的表面与孔 ［M］ . 北京： 科学 ［8］ 董卫国， 徐静， 黄俊鹏.氮气吸附法表征棉纤维的孔结构 ［J］ .纺 ［9］ 苗建国， 李小斌， 龚辉辉. 多品种氧化铝的研究进展 ［J］ . 轻金 ［10］ 刘昌华， 廖海达， 龙翔云.So-Gel 水热偶合法制备纳米的晶相 ［11］ 王秀峰， 王永兰， 金志浩. 水热法制备陶瓷材料研究进展 ［J］ . ［12］ 陈悦， 李东旭.压汞法测定材料孔结构的误差分析 ［J］ .硅酸盐 ［13］ 刘玉新. 颗粒材料孔结构形态的测量和表征 ［J］ . 中国粉体技 ［14］ 靳春玲， 张志海， 刘应杰， 等. 应用于工业催化剂表征中的几 ［15］ 张占涛， 王黎， 张睿， 等. 煤的孔隙结构与反应性关系的研究 进展 ［J］ .煤炭转化， 2005， 28 （4） ： 62-68． 收稿日期： 2010-10-27 种表面分析技术 ［J］ .山西化工， 26 （6） ： 34-36. 术， 2000， 6 （4） ： 21-27. 通报， 2006， 25 （4） ： 198-207. 硅酸盐通报， 1995 （3） ： 25-30. 转变 ［J］ .中南民族大学学报， 2004， 23 （1） ： 18-20. 属， 1997 （8） ： 12-16. 织学报， 2007， 28 （6） ： 5-7.
+
385 nm 时， 电子就发生跃迁， 产生光致电子和空穴 对半导体光催化反应的机理， 不同的研究者
半导体价带电位以上的物质原则上都可以被光生 空穴氧化； 同理， 任何还原电位在半导体导带以下 的物质， 原则上都可以被光生电子还原。 Ｎ 型半 子尺寸效应[4]， 使带间能隙增大， 导带电位更负， 价 带电位更正， 加强了光催化剂氧化、 还原能力， 提 导体材料， 当其尺寸小于 50 nm 时， 会产生所谓量 高光催化活性。如果 TiO2 晶粒尺寸从 30 nm 减小 45%。
［2］
为例） ：
+
到 10 nm 时， 其光催化降解苯酚的活性提高了近 悬浮态 TiO2 虽然具有较高的降解效率， 但其
TiO2 + hν ңh + e
+
-
h + e ң热量
+ + + -
H2O ңOH + H h + OH ңOH e + O2 ңO
2 2
+
具有反应后 TiO2 难以分离的缺点， 这不仅影响出
如孔径、 表面积、 孔体积等的绝对值， 各种方法给 出的表征值与其方法原理和探测单元 （如原子或 分子、 电磁波长等） 性质有关。
微孔的孔分布计算、 微孔测量方法和吸附仪等测 试仪器开发方面进展很快。国内到目前为止， 仍 是通过其吸附性能间接推测其孔结构。对于有关 吸附机理的研究十分活跃， 各种吸附理论都用来 解释、 计算催化剂的孔结构， 催化剂孔结构研究主 要集中在吸附机理方面。催化裂化催化剂在制备 过程中， 存在着孔隙结构与表面积的变化， 孔隙结 构变化特征的准确分析是高效研发 FCC 催化剂的
2.2 固定化 TiO2 技术应用
对同一现象也提出了不同的解释。氘同位素试验 和电子顺磁共振 （ ESR）研究均已证明， 水溶液中 光催化氧化反应主要是通过羟基自由基 （ ㊃ OH）反
-
应进行的， ㊃OH 是一种氧化性很强的活性物质。 水溶液中的 OH 、 水分子及有机物均可以充当光 致空穴的俘获剂， 具体的反应机理 如下 （以 TiO2
[6]
要环节。根据 TiO2 的状态不同反应器一般分悬浮 张峰等设计了适用于悬浮态 TiO2 的光催化反应 器， 该体系采用内置光源环状光反应器， 离心风机 鼓风冷却防止高压汞灯灭弧； 反应器内环以石英 材料制成， 其余部分为有机玻璃； 以离心泵抽动反 应液连续受光照射， 摒弃常用由下至上外加曝气
态的光催化反应器和负载型光催化反应器 2 种。
（4）近几年国外在催化裂化催化剂的中孔和
关键。对于利用先进分析仪器， 建立方法分析 FCC 催化剂孔结构的参数表面积、 孔体积、 孔径及其分 布并有相应的标准方法甚少， 因而我国迫切需要 建立标准方法来有效指导催化裂化催化剂的研 究。
参考文献：
［1］ 肖金凯， 荣天君.粘土矿物在催化裂化催化剂中的应用[J].高校
H2O2 + hν ң2 OH
TiO2、 ZnO、 Fe2O3、 SnO2、 WO3 等。TiO2 由于化学性质
作为光催化剂。光催化剂氧化还原机理主要是催 化剂受光照射， 吸收光能， 发生电子跃迁， 生成 “电 子—空穴” 对， 对吸附于表面的污染物， 直接进行
-
氧化还原， 或氧化表面吸附的羟基 OH ， 生成强氧 化性的羟基自由基 OH 将污染物氧化。 能量高于半导体的禁带宽度,则半导体的价带电子 从价带跃迁到导带， 产生光致电子和空穴。如半 当用光照射半导体光催化剂时， 如果光子的
TiO 2
复合体系降解有机物。研究表明， TiO2 与 Fenton 试
3＋ 3＋
李太友 、 程苍苍 等均使用 TiO2－ Fenton 试剂
ຫໍສະໝຸດ Baidu
剂之间存在着一种协同效应。TiO2 对 Fe 的催化
还原作用， 提高了反应系统中 Fe 的浓度， 促进了 增大， 氧化降解有机物的能力增强。另外， 电子接 受体 Fe3＋ 的还原作用也有利于抑制 TiO2 光催化电
H2O2 + O2- ңOH + OH- + O2
2010 年 第 6 期
刘庆祥， 等.光催化氧化技术及其在废水处理中的应用
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光催化性能最强； 用锐钛型 TiO2 粉末二次引发的
溶胶提拉制成的薄膜对甲基橙的光催化分解效果 有很大的提高； 经滴加操作后薄膜的光催化性能 有明显改善。 2.3 影响因素的优化 光催化降解速率与污染物初始浓度、 光强、 pH、 催化剂的量等因素都有关系。 Benjamin J.P.A
Fenton 反应的进行， 使系统中 ㊃OH 的产率和浓度 子—空穴对的复合， 提高 TiO2 本身的光催化的量
子效率， 从而增强整个系统光解有机物的效果。 2.4 催化剂的改性 根据光催化氧化机理， 催化剂的改性可以提 高光催化速率。目前的 TiO2 改性技术主要有金属 离子的掺杂、 复合半导体、 表面光敏化等。金属离 子的掺杂技术即在 TiO2 中掺杂金属离子， 可以在 半导体晶格中引入缺陷位置或改变结晶度等， 进 用效率。
等 在用 TiO2 光催化降解饮用水中的有毒物质时， 加入 H2O2， 可达到比单独使用 UV/ TiO2， UV/H2O2 更 好的效果， 甚至还高于两者结果之和。
[7] [8]
的循环方式， 创新性采用由上至下经布水装置淋 漓至内环管壁的循环方式， 增大了反应液与空气 接触面积， 增加了反应液停留时间， 经实践证明效 反应器， 见图 1。 果很好。 Vorontsov 等 [9] 设计了负载式盘管光催化
2010 年 第 6 期
炼油与化工 REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
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光催化氧化技术及其在废水处理中的应用
刘庆祥 1， 王兴娟 2
（1.潍坊市产品质量监督检验所， 山东 潍坊 261031； 2.国家知识产权局专利审查协作中心， 北京 100083）
摘要： 文中阐述了光催化氧化的反应机理及发展概况。以 TiO2 为例在说明提高光催化氧化利 用效率的方法。论述了光催化氧化技术在废水处理中的应用， 并对其应用前景进行了展望。 关键词： 光催化氧化； 废水处理； TiO2 中图分类号： X703 文献标识码： B 文章编号： 1671-4962 （2010） 06-0005-04
h + H2O + O2 ң ㊃ OH + H + O h + H2O ң ㊃ OH + H O + H+ ңHO㊃ 2 2 HO㊃ 2 ңO2 + H2O2
水水质， 而且随着反应的持续进行， 需不断补充 TiO2， 从而造成处理成本的增加。为此， 一些研究 钛板、 钛网。杨莉[5]等采用溶胶—凝胶法制备 TiO2 溶胶， 将其涂覆在普通钠钙玻璃上， 以 TiO2 对甲基 橙的光分解率探讨 TiO2 薄膜最佳光催化性能。结 果表明， 当 PEG400 的加入量为 7％ 时， TiO2 薄膜的 者将 TiO2 粉末固定化于其他材料之上， 如玻璃球、
弱取决于光生电子和空穴的浓度。显然， 光催化
剂颗粒尺寸越小， 总表面积越大， 光吸收效率越 高， 并且电子和空穴移动到表面的几率也越大。 同时随着尺寸的减小， 比表面积增大， 表面键态和 电子态的活性增多， 有利于对反应物的吸附， 从而 增大反应几率。 （2）从能带理论角度上分析， 任何氧化电位在
导体 TiO2 的禁带宽度为 312 eV， 当光子波长小于 ( TiO2 + hν ңe + h ) 。
杨一青， 女， 博士研究生， 2009 年毕业于西北师范大学， 作者简介： 现从事催化裂化催化剂分析研究表征工作。
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炼油与化工 REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
第 21 卷
环保方面得到了应用。大量研究证实， 烃类和多 环芳烃、 卤化芳烃化合物、 染料、 表面活性剂、 农 药、 油类、 氰化物等都能有效地进行光催化反应， 脱色、 去毒、 矿化为无毒无机小分子物质， 从而消 除对环境的污染。半导体光催化是目前光化学方 法应用于污染控制的诸多研究中最活跃的领域， 成为污染控制化学研究的 1 个热点， 形成了新的研 究领域[1]。 1 光催化氧化还原机理 光催化氧化还原以 n 型半导体为催化剂， 如 和光化学性质均十分稳定， 且无毒价廉， 货源充 分， 所以光催化氧化还原去除污染物通常以 TiO2
环境中的污染物成为环境领域研究的热点之一。 研究重点主要集中在光催化机理、 难降解有机物
20 世纪 80 年代后， 利用 TiO2 光催化降解水、 气
的降解过程、 光催化效率提高、 太阳光的直接利用 等方面。各国环境科学工作者在这一领域进行了 广泛而深入的探索， 取得了许多可喜的成绩， 并在
地质学报， 2000， 2 （6） ： 282-286． 社， 1997： 295-298.
Mn+(金属离子) + ne+ ңM 2 提高光催化利用效率的方法 在对光催化氧化反应机理的认识基础上， 研 究者提出了一系列提高光催化利用效率的方法 [3]。 2.1 纳米光催化剂 TiO2 的应用 在光催化反应中， 催化剂表面的 OH-基团的数 目将直接影响催化效果。 TiO2 浸入水溶液中， 表 面要经历羟基化过程。晶粒尺寸越小， 粒子中原 基团的数目也随之增加， 从而提高反应效率。 子数目也相应减少， 表面原子比例增大， 表面 OH由于量子效应， 近年来， 新的研究方向就是研 制纳米半导体材料—纳米光催化剂。纳米光催化 材料比一般光催化材料在促进光催化反应的活性 作用上， 主要体现在 2 个方面。 （1）从光催化机理来看， 氧化、 还原作用的强
系的研究方面， 我国亟须加强以 4 个方面的研 究。 究。
在催化裂化催化剂的孔隙结构与反应性能关
［2］ 闵恩泽. 工业催化剂的研制与开发 ［M］ . 北京： 中国石化出版 ［3］ 李大东. 炼油催化剂发展趋势 ［J］ . 石油炼制与化工， 1994， 25 ［4］ 陈祖庇.裂化催化剂发展新趋势 ［J］ .石油炼制与化工， 1995， 26 ［5］ 胡荣泽.评多孔体的表征 ［J］ .粉体技术， 1995 （4） ： 26-33. 影响的研究 ［J］ .化学学报， 2004， 62： 1447-1450. 出版社， 1978： 13-18. （5） ： 14 -21. （2） ： 7-14.
图 1 负载式盘管光催化反应器
该反应器的优点是催化剂的两面都能得到光 的照射， 且可通过选择盘管的长度改变反应的停 留时间， 以提高反应转化率， 经实验证明效果很 好。该类反应器适用于负载薄膜 TiO2 的光催化实 验研究。 3 光催化氧化处理废水 半导体光催化氧化法对有机污染物具有很好 的去除效果， 一般经过一系列的持续反应， 最终能 达到完全矿化。特别是对用传统的化学方法难以 除去的低含量有机污染物,光解显得更有意义。含 酚废水、 农药废水、 表面活性剂、 氯代物、 高聚物、 含 油废水等都可以被光催化氧化降解。 Blake 介绍了 300 多种可被光催化的有机物。
（1）孔隙结构与反应性能之间通用规律的研 （2）多孔体孔结构的复杂性， 使得理论上必须 （3）没有 1 种实验方法能够提供孔结构参数
引入一些简化假定。
［6］ 崔举庆， 侯庆锋， 陆现彩.吸附聚丙烯酸对纳米碳管表面特征 ［7］ 严继民， 张启元. 吸附与凝聚固体的表面与孔 ［M］ . 北京： 科学 ［8］ 董卫国， 徐静， 黄俊鹏.氮气吸附法表征棉纤维的孔结构 ［J］ .纺 ［9］ 苗建国， 李小斌， 龚辉辉. 多品种氧化铝的研究进展 ［J］ . 轻金 ［10］ 刘昌华， 廖海达， 龙翔云.So-Gel 水热偶合法制备纳米的晶相 ［11］ 王秀峰， 王永兰， 金志浩. 水热法制备陶瓷材料研究进展 ［J］ . ［12］ 陈悦， 李东旭.压汞法测定材料孔结构的误差分析 ［J］ .硅酸盐 ［13］ 刘玉新. 颗粒材料孔结构形态的测量和表征 ［J］ . 中国粉体技 ［14］ 靳春玲， 张志海， 刘应杰， 等. 应用于工业催化剂表征中的几 ［15］ 张占涛， 王黎， 张睿， 等. 煤的孔隙结构与反应性关系的研究 进展 ［J］ .煤炭转化， 2005， 28 （4） ： 62-68． 收稿日期： 2010-10-27 种表面分析技术 ［J］ .山西化工， 26 （6） ： 34-36. 术， 2000， 6 （4） ： 21-27. 通报， 2006， 25 （4） ： 198-207. 硅酸盐通报， 1995 （3） ： 25-30. 转变 ［J］ .中南民族大学学报， 2004， 23 （1） ： 18-20. 属， 1997 （8） ： 12-16. 织学报， 2007， 28 （6） ： 5-7.
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385 nm 时， 电子就发生跃迁， 产生光致电子和空穴 对半导体光催化反应的机理， 不同的研究者
半导体价带电位以上的物质原则上都可以被光生 空穴氧化； 同理， 任何还原电位在半导体导带以下 的物质， 原则上都可以被光生电子还原。 Ｎ 型半 子尺寸效应[4]， 使带间能隙增大， 导带电位更负， 价 带电位更正， 加强了光催化剂氧化、 还原能力， 提 导体材料， 当其尺寸小于 50 nm 时， 会产生所谓量 高光催化活性。如果 TiO2 晶粒尺寸从 30 nm 减小 45%。
［2］
为例） ：
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到 10 nm 时， 其光催化降解苯酚的活性提高了近 悬浮态 TiO2 虽然具有较高的降解效率， 但其
TiO2 + hν ңh + e
+
-
h + e ң热量
+ + + -
H2O ңOH + H h + OH ңOH e + O2 ңO
2 2
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具有反应后 TiO2 难以分离的缺点， 这不仅影响出
如孔径、 表面积、 孔体积等的绝对值， 各种方法给 出的表征值与其方法原理和探测单元 （如原子或 分子、 电磁波长等） 性质有关。
微孔的孔分布计算、 微孔测量方法和吸附仪等测 试仪器开发方面进展很快。国内到目前为止， 仍 是通过其吸附性能间接推测其孔结构。对于有关 吸附机理的研究十分活跃， 各种吸附理论都用来 解释、 计算催化剂的孔结构， 催化剂孔结构研究主 要集中在吸附机理方面。催化裂化催化剂在制备 过程中， 存在着孔隙结构与表面积的变化， 孔隙结 构变化特征的准确分析是高效研发 FCC 催化剂的
2.2 固定化 TiO2 技术应用
对同一现象也提出了不同的解释。氘同位素试验 和电子顺磁共振 （ ESR）研究均已证明， 水溶液中 光催化氧化反应主要是通过羟基自由基 （ ㊃ OH）反
-
应进行的， ㊃OH 是一种氧化性很强的活性物质。 水溶液中的 OH 、 水分子及有机物均可以充当光 致空穴的俘获剂， 具体的反应机理 如下 （以 TiO2
[6]
要环节。根据 TiO2 的状态不同反应器一般分悬浮 张峰等设计了适用于悬浮态 TiO2 的光催化反应 器， 该体系采用内置光源环状光反应器， 离心风机 鼓风冷却防止高压汞灯灭弧； 反应器内环以石英 材料制成， 其余部分为有机玻璃； 以离心泵抽动反 应液连续受光照射， 摒弃常用由下至上外加曝气
态的光催化反应器和负载型光催化反应器 2 种。
（4）近几年国外在催化裂化催化剂的中孔和
关键。对于利用先进分析仪器， 建立方法分析 FCC 催化剂孔结构的参数表面积、 孔体积、 孔径及其分 布并有相应的标准方法甚少， 因而我国迫切需要 建立标准方法来有效指导催化裂化催化剂的研 究。
参考文献：
［1］ 肖金凯， 荣天君.粘土矿物在催化裂化催化剂中的应用[J].高校
H2O2 + hν ң2 OH
TiO2、 ZnO、 Fe2O3、 SnO2、 WO3 等。TiO2 由于化学性质
作为光催化剂。光催化剂氧化还原机理主要是催 化剂受光照射， 吸收光能， 发生电子跃迁， 生成 “电 子—空穴” 对， 对吸附于表面的污染物， 直接进行
-
氧化还原， 或氧化表面吸附的羟基 OH ， 生成强氧 化性的羟基自由基 OH 将污染物氧化。 能量高于半导体的禁带宽度,则半导体的价带电子 从价带跃迁到导带， 产生光致电子和空穴。如半 当用光照射半导体光催化剂时， 如果光子的
TiO 2
复合体系降解有机物。研究表明， TiO2 与 Fenton 试
3＋ 3＋
李太友 、 程苍苍 等均使用 TiO2－ Fenton 试剂
ຫໍສະໝຸດ Baidu
剂之间存在着一种协同效应。TiO2 对 Fe 的催化
还原作用， 提高了反应系统中 Fe 的浓度， 促进了 增大， 氧化降解有机物的能力增强。另外， 电子接 受体 Fe3＋ 的还原作用也有利于抑制 TiO2 光催化电
H2O2 + O2- ңOH + OH- + O2
2010 年 第 6 期
刘庆祥， 等.光催化氧化技术及其在废水处理中的应用
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光催化性能最强； 用锐钛型 TiO2 粉末二次引发的
溶胶提拉制成的薄膜对甲基橙的光催化分解效果 有很大的提高； 经滴加操作后薄膜的光催化性能 有明显改善。 2.3 影响因素的优化 光催化降解速率与污染物初始浓度、 光强、 pH、 催化剂的量等因素都有关系。 Benjamin J.P.A
Fenton 反应的进行， 使系统中 ㊃OH 的产率和浓度 子—空穴对的复合， 提高 TiO2 本身的光催化的量
子效率， 从而增强整个系统光解有机物的效果。 2.4 催化剂的改性 根据光催化氧化机理， 催化剂的改性可以提 高光催化速率。目前的 TiO2 改性技术主要有金属 离子的掺杂、 复合半导体、 表面光敏化等。金属离 子的掺杂技术即在 TiO2 中掺杂金属离子， 可以在 半导体晶格中引入缺陷位置或改变结晶度等， 进 用效率。
等 在用 TiO2 光催化降解饮用水中的有毒物质时， 加入 H2O2， 可达到比单独使用 UV/ TiO2， UV/H2O2 更 好的效果， 甚至还高于两者结果之和。
[7] [8]
的循环方式， 创新性采用由上至下经布水装置淋 漓至内环管壁的循环方式， 增大了反应液与空气 接触面积， 增加了反应液停留时间， 经实践证明效 反应器， 见图 1。 果很好。 Vorontsov 等 [9] 设计了负载式盘管光催化
2010 年 第 6 期
炼油与化工 REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
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光催化氧化技术及其在废水处理中的应用
刘庆祥 1， 王兴娟 2
（1.潍坊市产品质量监督检验所， 山东 潍坊 261031； 2.国家知识产权局专利审查协作中心， 北京 100083）
摘要： 文中阐述了光催化氧化的反应机理及发展概况。以 TiO2 为例在说明提高光催化氧化利 用效率的方法。论述了光催化氧化技术在废水处理中的应用， 并对其应用前景进行了展望。 关键词： 光催化氧化； 废水处理； TiO2 中图分类号： X703 文献标识码： B 文章编号： 1671-4962 （2010） 06-0005-04