2010年第4期廣東化工第37卷總第204期www.gdchem.com. 157.污水處理中的光催化技術(shù)鄔淑琴(通標標準技術(shù)服務(wù)(上海)有限公司，上海200233)[摘要]光催化技術(shù)是一種新興的高效 節(jié)能的污水處理技術(shù)。文章主要介紹了半導體光催化技術(shù)的作用機理，影響光催化效率的因素，包括半導體催化劑的品體結(jié)構(gòu)、粒徑、催化劑用量、光強、有機圬染物濃度、pH.同時還介紹了提高光償化效事的方法以及光催化技術(shù)在污水處理中的應用。[關(guān)鍵詞]光催化; 催化機理;催化效率;污水處理[中圖分類號]X5 [文獻標識碼]A[文章編1007-18652010)04-0157-04Photocatalytic Technology for Sewage TreatmentWu Shuqin(SGS, Shanghai 200233, China)Abstract: Photocalytic technology is a new energy eficint sewage treatment tchnology. The paper pesented a semiconductor optica catalytic role oftechnology, impact on the eficiency of photocatalytic factors, incuding the crystal structure of the semiconductor catalyst, size, the amount of calyst, light intensity,organie pllutant cocetration, pH. It also presented methods for improving the eficiency of photocatalytic rate and technology in the pplicaion of scwagetreatment.Keyworda: poatalyti; ctalytic mechanism; catytic eficicncy of sewage reatmeat目前,從污水中除去有害物質(zhì)的常用方法有混凝法、酸析子(e)，而在價帶(VB)上產(chǎn)生帶正電荷的空穴(h)。e與吸附在法、生物化學法、液膜分離法，顆粒活性炭法(GAC)等,但效TiO.顆粒表面上的02發(fā)生還原反應，生成0*, 02與進一步果尚不理想，難以單獨應用",因此，發(fā)展新型實用的環(huán)保處反應生成H2O2,而H與H2O、OH發(fā)生氧化反應生成高活性的理技術(shù)是非常必要的。近年來，以太陽能轉(zhuǎn)化和儲存為主要背OH, H2O2及 OH把吸附在TiO2表面上的有機污染物降解為景的半導體光催化特性的研究發(fā)展很快引,光催化降解水中污CO2. H20等,把無機污染物(簡稱為B)氧化或還原為無害物(簡染物的研究近十幾年來也取得許多進展"，該技術(shù)的主要優(yōu)點稱為B"反應歷程如圖1。是:水中所含多種有機行染物均叮被完全降解為CO>rH2O等，2影響光催化活性的因素無機污染物被氧化或還原為無害物;不需要另外的電子受體2.1晶體結(jié)構(gòu)(如H2O2);光催化劑具有廉價、無毒、穩(wěn)定及叮以取復使用等由于金紅石和銳鈦礦兩種晶體中T-0八面體的畸變程度優(yōu)點;可以利用取之不盡用之不竭的太陽能作為光源激活光催和八面體間相互聯(lián)接的方式不同，使得兩種晶型在密度及電子化劑。能帶結(jié)構(gòu)上存在差別。金紅石型TiOz對O2的吸附能力較差，比1光催化反應機理表面積較小,光生電子和空穴容易復合，使催化活性受到一定影響;而銳鈦礦型TiO2由于晶格中存在較多的缺陷和位錯，能產(chǎn)生較多的氧空位來捕獲電子，因而活性較高。另外，焙燒溫催化劑辱粒度也影響光催化活性'),當焙燒溫度高于773 K時，由于籽還原反扈體晶粒的增大導致比表面積下降和相變產(chǎn)生的金紅石相增多，光催化活性逐漸降低，最終幾乎完全失去活性!6。銳鈦礦型和0i HOn(HOn+ B→B* +RO)金紅石型TiO2所構(gòu)成的混合晶型的光催化活性往往比單一晶TO,型TiO2的光催化活性強，這可能是因為當二者以一-定比例共存R+03+ H0)時，相當于兩種半導體構(gòu)成的復合半導體,可使光生空穴和電子發(fā)生有效分離，減少其復合的幾率，因此活性提高']。HO.OH"2.2粒徑TiO2粒子的尺寸越小， 比表面積越大,光吸收效率也越高，圈1 TiO光催化降解污染物的反應機理有利于光催化反應在表面上進行,因此活性增強。有資料表明:Fig.1 Reaction mechanism of TiOz photocata lytic degradation晶粒尺寸從30 nm減小到10 nm, TiO2光催化降解笨酚的活性提國內(nèi)外研究最多的光催化劑是金屬氧化物及硫化物，如.高近45 %8。當粒子的大小在1 ~ 10 nm時,就會出現(xiàn)量子效應，TiO2、WO3. ZnO、Fe2O3、 CdS、Bi2O;等， 其中TiO2因其化禁帶明顯變寬，使空穴-電子對具有更強的氧化還原能力。但學穩(wěn)定性高、耐光腐蝕，且具有較大的禁帶寬度(Eq=3.2eV)，隨著尺寸最子化程度的提高，禁帶變寬，吸收譜線藍移,將導氧化還原電位高，光催化反應驅(qū)動力大，光催化活性高，可使致TiO2光敏化程度變?nèi)?對光能的利用率降低，同時粒度過細一些吸熱的化學反應在被光輻射的TiOz表面得到實現(xiàn)和加速，又容易發(fā)生二次凝集，不利于分散。因此，在實際應用中要選F的孔腺率、孔徑及其加之TiO,無毒、成本低，所以TiO2的光催化研究最為活躍)。分布中國煤化工面電荷、雜質(zhì)(純度)以半導體光催化反應機理"如閣l(TiO2為例)當能量大于或等于半導體帶隙能的光波(hu)輻射TiO2時，TiO2價帶(VB) 上的電子THCNMHG吸收光能(hu)后被激發(fā)到導帶(CB)上,使導帶上產(chǎn)生激發(fā)態(tài)電2.3催兒刑用星m[收稿日期] 209-12-12[作者簡介]鄔淑琴(1981.), 女，本科,江西宜春人，主要從事客戶服務(wù)工作。廣東化工2010年第4期.160.www.gdchem.com第37卷總第204期[14)OhmoT, SaitoS, FuihanK, al. Bull Chem. SocJon, 2001, 69: 3059-3064.Oxidain, J PhysChem, 199 88: 4083. 4088.[5J)incai Zhao, Hidaka H, TakamuaA, et aI. Langnuir, 2000, 9: 1646-1650.[33]Pruden A L, llis D F, Degradation of Chloroform by Poassted[16]賀北平，王占生，張錫輝.半導體光催化氧化有機物的研究現(xiàn)狀及發(fā)Heterogencous Catalysis in Dlute Aqueous Suspensions of Ttanium展趨勢([]。環(huán)境科學，2005, 15(4): 80.Dioxide{]. Environ Sci Technol, 1998， 17: 628-631.[17)Chen J. 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Hydrogen Production and化工，2010, 37(4): 157- -160)(上接第156頁)水帶氣量過大產(chǎn)生氣陽，在凈化器頂部設(shè)置排氣管，排氣管高凈化器污泥斗必須最小容積: 0.75 m/hx5 h=3.75 m';度超過頂部2.0 m保持出水壓力。污泥斗高度: H=2.2 m;過濾器區(qū)高度: H=1.2 m。.凈化器行泥斗體積: V=l/3 X(1.3 mx13 mx3.14x22 m)=3.9 m';設(shè)計過濾速: =10 m/h,最大謔速可大于12 mh.凈化器污泥斗容積大于3.75 m',符合設(shè)計4~5 h排泥間隔。設(shè)計處理水量為: Q=rxr2xv=3.14x1.3 mx1.3mx10 m/h=533.4.3離心沉淀部分設(shè)計m/h;大于50 m'/h符合處理要求。污水已高速沿切線向進入凈化器,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)離心力，使污3.4.5 清水區(qū)高度水中的絕大部分懸浮顆粒物甩向罐壁進行固液分離，設(shè)計離心區(qū)清水區(qū)取高度H4=0.5 m。域高度為1.5 m。由f離心出來的水處于流動方向不-樣，設(shè)計3.4.6 高煤水凈化器總高斜管下面的清水級沖區(qū)高度較高，讓水在層面上分布比較均勻，H g=H+H2+Hs+H=2.2+3.9+1.2+0.5=7.8 m流動方向一致，流速比較穩(wěn)定，取斜管底部緩沖區(qū)為1.0 m,斜4結(jié)論管本體高度為0.87 m;斜管頂部設(shè)0.5 m清水緩沖區(qū)。高效煤水凈化器用于火電廠含煤廢水處理回用效果很好，沉淀區(qū)高度: H=1.5+ 1.0+0.87+0.53-3.9 m。設(shè)備運行安全、穩(wěn)定、可靠、操作簡便、濾料無需更換、反沖3.4.4過濾部分設(shè)計過流部分采用輕質(zhì)泡沫濾珠過濾,輕質(zhì)泡沫濾珠在處理初洗周期長，運行成本較低，具有顯著的節(jié)水、節(jié)能及環(huán)境、社期由于密度小于水處于漂浮狀態(tài),漂浮的濾料在浮力作用下向會、經(jīng)濟效益。同時該凈化器也已成功應用于多家火電廠含煤上緊貼過濾上濾板，污水通過濾珠層時泥渣截留于濾珠表面。.廢水項目中，并將為火電J廢水“零排放”發(fā)揮更大的作用。當隨著時間推移表面濾珠首先達到飽和，當濾珠飽和后濾珠表參考文獻面吸附的行泥使濾珠變重,濾珠呈濼浮狀態(tài)而脫離過謔層形成新過濾層表層，設(shè)備運行-端時間后大部分濾珠達到飽和，此時(1火中國煤化工社, DL: 500-94. 13-114.4有效過濾層變薄即過濾穿透，需要進行反洗恢復濾珠潔凈狀態(tài)。(2)廣1426-200 10.過濾層結(jié)構(gòu):過濾層濾料厚度為0.8 m,濾料總空間高度:YHC N M H G學工業(yè)出版社, 2000 113為1.2 m.凈化器進出水采用密閉低壓力式，凈化器高度較高，(本文文獻格式:孔柱文，胡淼高效煤水凈化器在火力發(fā)電廠隨著處理過程不斷進行，水不斷經(jīng)底部從頂部流出，壓力變化含煤廢水處理中的應用J.廣東化工, 2010, 37(4): 155- 156)使水中溶解氣體不斷溢出防止氣體聚集過多影響出水或者出