环保工艺之——光催化氧化水处理技术

环保工艺之——光催化氧化水处理技术

一、概述

光催化氧化技术利用光激发氧化将O₂、H₂O₂等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光，包括uv-H₂O₂、uv-O₂等工艺，可以用于处理污水中CHCl₃、CC_l4、多氯联苯等难降解物质。另外，在有紫外光的Feton体系中，紫外光与铁离子之间存在着协同效应，使H₂O₂分解产生羟基自由基的速率大大加快，促进有机物的氧化去除

光化学反应，就是只有在光的作用下才能进行的化学反应。该反应中分子吸收光能被激发到高能态，然后电子激发态分子进行化学反应。光化学反应的活化能来源于光子的能量。光化学降解包括无催化剂和有催化剂。无催化剂多采用臭氧和过氧化氢等作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；有催化剂又称光催化降解，一般可分为均相、多相两种类型。均相光催化降解主要以Fe² 或Fe³ 及H₂O₂为介质，通过光助-芬顿（photo-Fenton）反应使污染物得到降解，此类反应能直接利用可见光；多相光催化降解就是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，同时结合一定能量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子空穴作用，产生·OH等氧化性极强的自由基，再通过与污染物之间的羟基接合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化，最终生成CO₂、H₂O及其它离子如NO^3-、PO₄^3-、S0₄^2-、Cl^-等。

二、技术特点

1.废水处理：能降解废水中高浓度有机污染物，难降解难以生化处理的有机废水。卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、烃类、酚类、染料、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应，最终生成无机小分子物质。光催化反应的强氧化性能是其在有机污染控制方面的技术优势所在。

（1）含卤衍生物。有机氯化物是水中最主要的一类污染物，毒性大，分布广，卤代烃、卤代脂肪酸 等均可完全降解,氯酚、氯苯等经过一系列中间产物生成CO₂和HCl。

（2）染料废水。印染废水进入水体会造成严重的环境污染，其中有的还含有苯环、胺基、偶氮基团等致癌物质。

（3）农药废水。农药废水中含有机磷农药，三氯苯氧乙酸、DDVP、DTHP、DDT、三氮硝基甲烷等，毒性大，难降解，易生物积累。利用TiO₂光催化去除农药虽然不能使所有的污染物最终达到完全矿化。但不会产生毒性更高的中间产物，这是其他方法无法相比的。TiO₂光催化对含油废水、含表面活性剂的废水、垃圾填埋场渗滤液的处理等均具有良好的效果，除有机物外，许多无机物在TiO₂表面也具有光化学活性，,目前的研究较多集中在含铬废水、含氰废水的处理以及对贵金属的回收。

2.饮用水方面：光催化降解法，能在短时间内降解，饮用水水源中常规工艺无法去除的微量有机物、和氯化过程可能产生对人体健康危害极大的有机氯化合物。TiO光催化对这些微量有机污染物以及消毒副产物的前体物质如腐殖酸、酚类等的去除都有着显著的效果。TiO光催化技术处理微生物污染的优势在于该技术不仅能杀灭饮用水中的细菌、病毒并将其分解为CO₂和H₂O，同时能降解细菌死亡后释放出的有毒组分内毒素，从而避免了采用银系、氯系无机杀菌剂处理带来的副作用。TiO₂光催化对水体中的藻类有同样的灭活作用，而且对藻类所释放出的毒素(如微禳藻毒素)有降解作用，这是其他任何一种灭菌方式所不具有的功能。

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