【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(duì)，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(qiáng)的氧化—還原作用，將光催化劑表面的各種污染物摧毀。 特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 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(qiáng)，COD去除率高，無二次污染； 可利用太陽光； TiO2化學(xué)穩(wěn)定性高、無毒、價(jià)廉。缺點(diǎn)： 大部分有機(jī)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(duì)輻射強(qiáng)度的依賴性不強(qiáng) 利用太陽能的局限性，波長只在小于387nm 對(duì)高濃度廢水處理效果不理想，透光率差 反應(yīng)機(jī)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(hù)中的應(yīng)用主要為1) 空氣中有害物質(zhì)（主要為有機(jī)物）的光催化去除；2) 廢水中有機(jī)污染物的光催化降解。鹵代脂肪烴、鹵代芳烴、有機(jī)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(jìn)行光催化反應(yīng)，最終生成無機(jī)小分子物質(zhì)，消除其對(duì)環(huán)境的污染以及對(duì)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(duì)溫度的微小變化不敏感，氣相體系對(duì)于液相體系更容易獲得高的反應(yīng)溫度。溫度的改變強(qiáng)烈的影響了氣固體系中吸附解吸平衡及動(dòng)力學(xué)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(shí)都會(huì)出現(xiàn)， pH值的變化對(duì)不同反應(yīng)物降解的影響也不同。5) 光強(qiáng)的影響 只有當(dāng)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(duì)廢水的末端治理上，光催化技術(shù)的研究主要在四個(gè)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(fù)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(rèn)的最有效的半導(dǎo)體催化劑，它的顯著優(yōu)點(diǎn)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(qiáng)；在較大pH值范圍內(nèi)的穩(wěn)定性強(qiáng)；價(jià)廉無毒；抗化學(xué)和光腐蝕。對(duì)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(duì)TiO2的負(fù)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(qiáng)氧化能力的羥基自由基或其它自由基和基團(tuán)攻擊溶液中的有機(jī)污染物，使其完全分解為無害的H2O 和CO2的綠色化學(xué)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(jìn)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(jī)物無機(jī)化，從而達(dá)到消減污染的目的。間接氧化利用電化學(xué)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(jià)氧化物時(shí)，有機(jī)物以“電化學(xué)轉(zhuǎn)化”方式降解；形成高活性的羥基自由基時(shí)，則以“電化學(xué)燃燒”方式進(jìn)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(jī)污染物。特點(diǎn)：具有反應(yīng)速度快，脫色率高，產(chǎn)泥量小，管理方便，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。電催化氧化法與傳統(tǒng)生化法相比，電催化氧化法對(duì)氨氮廢水有獨(dú)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(dá)標(biāo)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(xiàng)目上馬快；不受溫度的限制；反應(yīng)處理的時(shí)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(xì)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(jī)廢水處理。 對(duì)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(tuán)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、難降解、有毒、有害的有機(jī)物降解具有獨(dú)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(jī)物降解的影響因素及機(jī)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(jī)物的應(yīng)用及機(jī)理探討方面：研究證實(shí)了在電催化過程中活性物質(zhì)H2O2 和?OH 的存在，并認(rèn)為決定有機(jī)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(diǎn)，并可根據(jù)具體電極反應(yīng)的要求，設(shè)計(jì)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(jí)結(jié)構(gòu)及供電方式方面，當(dāng)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(diǎn)。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(gè)微型的電解池組成，等同于許多個(gè)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(jī)物和還原性物質(zhì)的氧化的一種化學(xué)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?zhǔn)椒磻?yīng)，自由基作為氧化劑攻擊有機(jī)物分子，使有機(jī)物被氧化降解形成CO2，H2O 等無機(jī)物質(zhì)。特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：1) Fenton 試劑可以氧化水中的大多數(shù)有機(jī)物，適合處理難生物降解和一般物理化學(xué)方法