TiO2 光催化-膜分离耦合技术在水处理中的应用研究进展.pdf

2010 55 12 1085 ~ 1093
年第卷第期: 《中国科学》杂志社
评述. SCIENCE CHINA PRESS

TiO2 光催化-膜分离耦合技术在水处理中的应用研究进展
肖羽堂①, 许双双①, 李志花①, 安晓红①, 周蕾①, 张永来①, Fu Q. Shiang②
①南开大学环境科学与工程学院, 天津 300071;
②中国科学院南京地理与湖泊研究所, 南京 210008
E-mail: ******@nankai.
2009-12-24 收稿, 2010-02-08 接受
天津市应用基础及前沿技术研究计划(编号: 08JCYBJC02600)和国家水体污染控制与治理科技重大专项(编号: 2008ZX07314- 005-011)资助

摘要光催化-膜分离耦合工艺是目前水处理研究新热点之一. 光催化技术和膜分离技术的关键词
耦合既能解决光催化技术中光催化剂回收难的问题, 又能解决或者缓解制约膜分离工艺发光催化
展的膜污染问题; 二者的耦合过程还能产生一系列的协同作用, 从而大大提高水处理的效膜分离
二氧化钛
率. 介绍了 TiO2 光催化-膜分离耦合工艺常见的 3 种应用形式, 阐述了各自的工艺原理和特
膜污染
点, 并对影响光催化-膜分离耦合工艺的主要参数做一概述; 最后针对目前存在的问题对今
光催化膜反应器
后的发展提出展望.


光催化氧化技术是一种新型的水污染治理技术, 微球为中空型, 多孔状表面由纳米 TiO2 晶粒组成,
具有高效、节能、适用范围广等特点, 几乎可与任何具有密度低, 比表面积高等独特的优点, 较大粒径的
[14~16]
有机物反应, 常用来处理难生物降解的有机物, 能将更是有利于催化剂的分离回收. 但是, TiO2 微球
其直接矿化为无机小分子, 具有广泛的应用前景. 在制备方法和操作条件对其形貌的影响较大, 从而影
各种半导体光催化剂中, 由于 TiO2 具有光催化活性响光催化效果, 且目前的制备方法均存在着一定的
高、稳定性强和价格相对较低等独特的优点, 从而受问题,需通过优化工艺条件或开发新型制备方法来进
[1~4] [17]
到国内外的广泛关注. TiO2 催化剂的使用有两种一步完善. 总之, 高效、简便的 TiO2 光催化剂分离
形式: 一是固定于载体上, 二是悬浮分散于溶液之技术的研究, 对光催化技术的发展十分重要.
[5,6]
中. 其中, 悬浮态 TiO2 催化剂分布均匀, 比表面膜分离技术是近 20 年迅速发展起来的一种新型
积较涂覆式大十几倍, 催化效率更高; 但细小 TiO2 分离、净化技术. 在水处理过程中, 它是通过膜表面
微粒(直径一般小于 1 μm)不易为传统的分离技术(絮的微孔截留作用来达到分离浓缩水中污染物的目的,
凝、沉淀)分离回收[7], 重复利用率低, 排出液易产生膜分离过程中一般无相变和二次污染, 可在常温下
二次污染[8], 严重限制了其应用. 针对此问题, 国内连续操作, 具有能耗低、设备体积小、操作方便、容
[18]
外学者已经进行了大量的研究. 如悬浮型磁载 TiO2 易放大等优势. 然而, 膜污染问题导致膜通量下
光催化剂的出