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光催化氧化处理难降解有机废水的研究
白旭东 党凤霞 【摘要】 光催化氧化技术是近些年来发展起来的污染治理新技术,本文简要介绍了光催化氧化处理难降解有机废水的技术机理和光催化氧化的技术优点,并讨论了光催化氧化处理难降解有机废水的发羟基自由基氧化水中污染物,将有机物逐步氧化成无机物,最终生成CO2、H2O及其它的无机离子如NO3-,PO43-等。这种光催化氧化技术对有机物分子结构具有很强的破坏作用,使长链分子变成短链分子(一些有机物甚至最终能被分解成二氧化碳和水),从而增强了微生物对有机污染物的降解性能,有效地提高了对有机污染物的处理效率。

3 光催化氧化技术优点
光催化氧化是一种新型现代水处理技术,具有工艺简单、能耗低、易操作、无二次污染等特点,尤其对一些特殊的污染物比其他氧化法有更显著的效果[5]。在1989年美国环保局公布的129种基本污染物中,有9大类共114种有机物,国内外的研究表明光催化氧化法对大部分有机物有较大的降解作用。

4 光催化氧化技术处理废水的影响因素
光催化氧化技术在处理废水时其降解效果受催化剂用量、pH值、光照强度、光照时间、水中的溶解氧等因素的影响[6]:(1) 催化剂用量要适当,投加量过少,有效光子不能完全转化为化学能,而投加量过多,会造成光散射,降低反应速度。(2) 光催化氧化法降解有机物时,去除率可能先上升后又下降、再上升,这是由于废水中大分子有机物分解为小分子有机物的难易程度所致。(3) 光催化氧化法有耐冲击负荷的优点,能有效降解的废水浓度范围较宽。(4) 光催化氧化法降解速率受pH影响较大。在高pH和低pH时反应速率较快。(5) 在一定条件下,适当增加光照强度能提高废水有机物降解效果,但太大时存在中间氧化物在催化剂表面的竞争性复合,提高效果不明显。(6) 光催化氧化反应需要消耗水中的氧气。氧在该反应中是光致电子的俘获剂、?OH的重要来源以及羟基化产物进一步的氧化反应剂,它能有效地抑制电子-空穴对的简单复合,提高光子效率。

5 光催化氧化技术应用前景
光催化氧化法由于其自身的优点,用于处理水中的有机污染物的研究已经越来越受到人们的重视,作为一种新兴的水处理技术,有着广阔的应用前景。其在彻底氧化水中有机污染物和可以利用太阳能而节约能源等方面有着突出的优点,特别是当水中有机污染物浓度很高或用其它技术方法很难降解时,有着更明显的优势。此外,近几年高效率的光催化剂、光电结合的催化方法以及应用太阳能技术的研究和应用的进步,使得光催化应用在水净化领域有着良好的市场前景和经济、社会效益。
高浓度有机废水的处理是一项难度较大的工作。为有效地解决有机废水造成的污染问题,国内外都在致力于新技术的研究与开发。目前,在北美洲,以加拿大为核心的先进氧化技术的应用研究正在蓬勃兴起,为有机废水处理技术的研究开拓了一个新的研究方向[7]。其中紫外光催化氧化技术的研究格外引人注目,当前的一系列研究表明这项新技术具有新颖性、高效性,与现有有机废物多采用的焚烧处理法相比较,投资少,如配合生物处理法,可以解决大多数有机物造成的污染问题,具有很好的应用前景。
目前的研究表明,光催化氧化技术由于其高效节能,工艺简化和清洁无毒,可望在以下几个方面得到广泛应用[