【文章內(nèi)容簡介】 米粒子在一定波長的光線照射下受激生成電子—空穴對，空穴分解催化劑表面吸附的水產(chǎn)生氫氧自由基，電子使其周圍的氧還原成活性離子氧，從而具備極強的氧化—還原作用，將光催化劑表面的各種污染物摧毀。 特點：優(yōu)點： 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)條件溫和，操作條件容易控制； 氧化還原性強，COD去除率高，無二次污染； 可利用太陽光； TiO2化學穩(wěn)定性高、無毒、價廉。缺點： 大部分有機物光催化降解的效率都低于20%，苯、甲苯、己烷、二氯乙烷 15%：四氯化碳、二氯甲烷、氯仿、氯乙烯1% 光催化降解反應(yīng)的速率也不高 催化反應(yīng)對輻射強度的依賴性不強 利用太陽能的局限性，波長只在小于387nm 對高濃度廢水處理效果不理想，透光率差 反應(yīng)機理及中間產(chǎn)物還缺乏鑒定 應(yīng)用： 光催化氧化技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用主要為1) 空氣中有害物質(zhì)（主要為有機物）的光催化去除；2) 廢水中有機污染物的光催化降解。鹵代脂肪烴、鹵代芳烴、有機酸類、硝基芳烴、取代苯胺、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物、烴類、酚類、染料、表面活性劑、農(nóng)藥等都能有效地進行光催化反應(yīng)，最終生成無機小分子物質(zhì)，消除其對環(huán)境的污染以及對人體健康的危害。3) 廢水中重金屬污染物的降解4) 飲用水的深度處理影響因素：1) 受光催化劑晶型，粒徑，比表面積，表面羥基，表面預(yù)處理的影響。銳鈦礦型光催化活性優(yōu)于金紅石型；粒子的粒徑越小，單位質(zhì)量的表面粒子數(shù)越多，光吸收率越高；比表面積越大，越有利于吸收紫外光，從而產(chǎn)生更多的光生粒子。2) 溶解氧的影響 沒有氧存在，半導(dǎo)體的光催化活性則完全被抑制。3) 反應(yīng)溫度的影響 液相中光催化反應(yīng)對溫度的微小變化不敏感，氣相體系對于液相體系更容易獲得高的反應(yīng)溫度。溫度的改變強烈的影響了氣固體系中吸附解吸平衡及動力學因素，從而加快反應(yīng)速度。4) pH值的影響 光催化氧化反應(yīng)的較高速率，在低pH值和高pH值時都會出現(xiàn)， pH值的變化對不同反應(yīng)物降解的影響也不同。5) 光強的影響 只有當入射光子的能量大于或等于所用光催化劑的禁帶寬度才能激發(fā)光催化反應(yīng)。在水處理中的發(fā)展：光催化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，在對廢水的末端治理上，光催化技術(shù)的研究主要在四個方面：一是如何提高光催化催化劑的催化活性 ；二是研究催化劑的負載方式，使其更好的回收；三是改性催化劑，使其以陽光以可見光為光源；四是多種技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用。半導(dǎo)體粒子是理想的光催化劑，其中TiO2（銳態(tài)型）又是目前公認的最有效的半導(dǎo)體催化劑，它的顯著優(yōu)點是：能有效吸收太陽光譜中的弱紫外輻射部分；氧化還原性較強；在較大pH值范圍內(nèi)的穩(wěn)定性強；價廉無毒；抗化學和光腐蝕。對于TiO2改性方面目前主要有金屬離子摻雜，復(fù)合催化劑，添加助氧化劑，電助氧化，貴金屬沉積，尺寸量子化的方法。對TiO2的負載方式，主要有溶膠——凝膠法，粉體燒結(jié)法，電泳沉積法，離子交換法，高溫噴鍍法。 電催化氧化定義：電催化氧化是利用具有催化性能的金屬氧化物電極，產(chǎn)生具有強氧化能力的羥基自由基或其它自由基和基團攻擊溶液中的有機污染物，使其完全分解為無害的H2O 和CO2的綠色化學技術(shù)。原理：是指在電場的作用下，存在于電極表面或溶液相中的修飾物能促進或抑制在電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。電催化氧化的直接氧化為污染物吸附在陽極表面，通過電子轉(zhuǎn)移，被氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較低的物質(zhì)或易生物降解物質(zhì)，甚至發(fā)生有機物無機化，從而達到消減污染的目的。間接氧化利用電化學反應(yīng)產(chǎn)生的氧化還原劑使污染物轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)。根據(jù)氧化還原劑是否可再生與回用，間接氧化又可分為可逆過程和不可逆過程。在可逆過程中，金屬氧化物電極形成高價氧化物時，有機物以“電化學轉(zhuǎn)化”方式降解；形成高活性的羥基自由基時，則以“電化學燃燒”方式進行。不可逆過程指電解過程中產(chǎn)生不可重復(fù)利用的氧化劑如?OH、Cl?、HClO、H2O2 或O3 等來降解有機污染物。特點：具有反應(yīng)速度快，脫色率高，產(chǎn)泥量小，管理方便，易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點。電催化氧化法與傳統(tǒng)生化法相比，電催化氧化法對氨氮廢水有獨到的處理效果，處理成本輕，基本無污泥；COD、色度、濁度、氨氮、重金屬離子、磷等均可輕松處理達標或排放；處理成本低，電耗低；占地??；使用方便,可按需要即開即停；項目上馬快；不受溫度的限制；反應(yīng)處理的時間快，效果好。、應(yīng)用：電催化氧化適用于化工、制藥、農(nóng)藥、染料、精細化工等行業(yè)的多種高濃度、高色度、毒性大、難生化降解的有機廢水處理。 對苯系物類、鹵代脂肪烴類、單環(huán)芳烴類、多環(huán)芳烴類、長鏈烷烴類等處理效果，特別是苯、氯苯、硝基苯、苯胺、甲苯、二甲苯、酚、醛、醇、醚、酯等高分子、多基團、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、難降解、有毒、有害的有機物降解具有獨特的優(yōu)勢。在水處理中的發(fā)展： 電催化氧化技術(shù)的研究內(nèi)容主要有：有機物降解的影響因素及機理探討、電極的開發(fā)研制、反應(yīng)器及供電方式等。在電催化氧化降解有機物的應(yīng)用及機理探討方面：研究證實了在電催化過程中活性物質(zhì)H2O2 和?OH 的存在，并認為決定有機污染物去除效率高低的關(guān)鍵在于體系產(chǎn)生活性中間體的量。電極材料方面，研究具有高析氧電位的電極，主要研究形穩(wěn)電極。形穩(wěn)電極為金屬氧化物電極，具有耐蝕穩(wěn)定、催化活性高、壽命長等優(yōu)點，并可根據(jù)具體電極反應(yīng)的要求，設(shè)計電極材料的結(jié)構(gòu)和組成，通過材料加工或者涂覆工藝使本身不具備結(jié)構(gòu)支撐功能的材料在電極反應(yīng)中獲得應(yīng)用。電極材料為兩元以上的氧化物往往具有更優(yōu)越的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性及催化活性。電級結(jié)構(gòu)及供電方式方面，當前主要開發(fā)研制三維電極，其具有比表面積大，粒子電極間距小，傳質(zhì)效果好等優(yōu)點。隨著三維電極的發(fā)展，脈沖供電方式也逐漸引起關(guān)注。三維電極中填充床反應(yīng)器是由無數(shù)個微型的電解池組成，等同于許多個平板電解槽串聯(lián)，從而能滿足脈沖電解的要求，將其與脈沖供電方式相結(jié)合，能大幅度提高電流效率。 Fenton法定義： 即 氧化法， 在Fe2+催化劑作用下，過氧化氫能產(chǎn)生兩種活潑的氫氧自由基，從而引發(fā)和傳播自由基鏈反應(yīng)，加快有機物和還原性物質(zhì)的氧化的一種化學氧化技術(shù)。 原理：在含有Fe2+ 的酸性溶液中投加H2O2，H2O2 在Fe2+ 催化作用下，產(chǎn)生具高活性的OH，并引發(fā)自由基鏈式反應(yīng)，自由基作為氧化劑攻擊有機物分子，使有機物被氧化降解形成CO2，H2O 等無機物質(zhì)。特點： 優(yōu)點：1) Fenton 試劑可以氧化水中的大多數(shù)有機物，適合處理難生物降解和一般物理化學方法