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光催化技术在污水处理方面的应用
罗鸣
山东大学化学及化工学院
摘要：近年来，随着我国经济上的飞速开展，环境的污染也非常严重。国家相继推出政策不允许继续以牺牲环境为代价来谋取经济利同厂家的锐钛型TiO2都有所不同。催化剂粒子越小，溶液中分散的单位质量粒子数目就多，光吸附效率就高；光吸收不易饱与，体系的比外表大，反响面积就大，也有助于有机物的预吸附，反响速率与效率就大；粒径越小，电子及空穴的简单复合几率就小，光催化活性也就好[7]。其他如孔隙率、平均孔径、外表电荷、退火预处理、纯度等都是影响光催化活性的因素，试验条件(如波长、降解物等)不同，催化剂的最正确投量也就不同。在半导体外表附载体可提高TiO2活性。
.光强与反响物浓度
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Bahanemann等[8]的研究说明，光强对
催化氧化降解速率的影响程度及光强的大小有关。在低光强下，降解速率及光强呈线性关系；中等强度的光强下，降解速率及光强的平方根存在线性关系；当光强大于6×105Einstein时，增大光强几乎不影响降解速率。反响物浓度对降解速率的影响类似于光强的影响。当反响物浓度很低时，降解速率及浓度成正比。当反响物浓度增加到某一程度时，随着反响物浓度的增加，反响速率的增加及反响物浓度不存在正比关系；浓度到达某一高度时，反响速率将不冉随浓度的变化而变化。
反响温度
光催化反响的活化能较低，对温度的变化不敏感。同时由于不同反响物之间的降解过程不同，有些物质(如，酚)开场的反响速率随温度的升高略有增高，而另一些物质(如，三氯甲烷)的反响速率随反响温度的增加反而减少[9]。故温度对光催化反响的影响不大。
溶液pH值
同济大学李田等发现，中性条件下三氯甲烷与六氯苯有较高的初始反响速率与降解速率，据此，可不调节pH值直接处理受污染水体。Bahnemann等的研究说明，光催化反响及溶液pH值有一定的依数关系，随着溶液pH值的增大，光催化氧化的速率有一定程度的增加，增加的程度及光强有关。当光强较大时，随pH值的增加，反响速率略有增加；光强较小时(<10-8Einstein)，反响速率随pH值的增大急骤增大。因此，在考虑pH值时应同时考虑光强大小的影响。
5 提高催化活性的途径
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担载金属
常见的担载金属有Pt、Pd、W、Ag、Au 等，其中Pt、W最常用。Herrman . 等发现，在光催化剂上，当金属担载量低时，随金属量增加，金属呈正效应，其解释是由于金属的催化性质，以及电子在金属上的富集，减少了半导体外表电子的浓度，从而减少了电子及空穴在半导体外表的复合[10]。不过，当超出担载最正确量后，担载金属越多越有害。这是因为过多的带有电子的金属微粒在半导体颗粒上存在时，使光诱导产生的电子及空穴的再复合。
耦合半导体
半导体耦合是提高光催化效率的有效手段，因为半导体耦合可提高系统的电荷别离效果，扩展对光谱吸收范围。二元复合半导体TiO2 / SnO2、WO3 / CdS、TiO2 / AI2O3、CdS / ZnO、WO3 / Fe2O3等能够有效抑制光生载流子的复合，提高半导体-电解质溶液界面的静电荷转移效率，从而提高光催化活性[11]。耦合半导体有以下优点：通过改变粒子的大小，易于调节半导体的带隙与光谱吸收范围；半导体微粒的光吸收呈带边型，有利于太阳能的有效采集；通过粒子的外表改性可增加其光稳定性。
离子修饰
研究发现，在溶液中添加适量的Fe2+、Cu2+、Ag+等金属离子，能不同程度地提高光催化分解效率。因为金属离子能捕获导体中的电子，所以减少了TiO2外表的光致电子及空穴的复合，使TiO2外表产生了更多OH·与O2-，提高了催化活性。
附加氧化剂
在反响体系中附加输入氧气或参加等氧化剂可使光催化氧化效率更高，在其中作为光致电子浮获剂OH
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·的另一个来源以及羟基化产物进一步氧化反响的氧化剂[12]。O2另一个特点是不会带来二次污染，因此使用更为广泛。
及其他方法相结合
由于废水中污染物比拟复杂，只使用单一的技术效果有很多局限性，优化组合多种单一的处理技术是一种新的有效途径。刘惠玲等通过阳极氧化法，在钛网外表制成TiO2膜，将该TiO2膜作用于光电催化氧化体系的催化剂来降解假设丹明B，结果说明，外加偏压可以有效地提高有机物的光催化降解效率，假设丹明B几乎完全被矿化，并且，在UV的激发下，假设丹明B在光电催化过程中，生色基团的破坏及脱乙基几乎同时发生。
6. TiO2光催化剂在污水处理方面的应用
纳米TiO2等半导体光催化降解水中的污染物的研究已成为环境科学领域的一个热