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TiO2光催化降解染料废水的研究进展 给水排水01班 李陈奕 201010130104 【摘要】 综述TiO2光催化降解染料废水的研究现状和机理，简单介绍了降解溶液pH、催化剂用量、掺杂物质浓度、煅烧温度以及超声波等因素对降解效果的影响。最后展望TiO2光催化降解染料废水的应用前景。 【关键词】 光催化；TiO2；染料；降解；综述 大量的研究结果表明，不同的有机染料在光催化反应中对溶液pH的要求不同。有的需要在较低的pH下进行光催化降解，有的在较高的pH下进行光催化降解效果明显。 3.2 催化剂用量的影响 研究表明，在TiO2光催化降解偶氮染料系统中，光催化的初始速率随催化剂用量的增加而增大，而催化剂用量过大时会阻碍光在体系中的投射，因而存在最佳用量。 3.3 掺杂物质浓度的影响 研究表明，少量的掺杂物质有助于提高光催化效率，而且掺杂物质浓度通常也存在一个最佳值。如果掺杂浓度过高，则沉积在TiO2 颗粒表面的掺杂物质过多，它们将阻碍TiO2颗粒对光的吸收，从而导致催化效率降低。 3.4 煅烧温度的影响 制备光催化剂TiO2时所采用煅烧温度的高低对光催化剂的催化性能也具有显著影响。Yu[3]采用掺氮TiO2 纳米催化剂降解甲基蓝，研究了催化剂的煅烧温度对其催化效率的影响。结果表明，催化剂的催化活性在500度时达最大值，因为在此温度下，锐钛矿型TiO2 完全晶化(超过500度后，锐钛矿型TiO2 变成金红石型，而金红石型TiO2 催化活性较低)。研究结果也表明，对于掺锌TiO2 催化剂，其催化活性在500度时达最大值，可有效降解罗丹明。而Sun 22在采用Sn／TiO2／AC催化剂降解橙G时却发现煅烧温度为550度时所得催化剂催化活性最佳，此时的XRD结果表明样品中含有锐钛矿型TiO2 和金红石型TiO2 两种晶型。 3.5 超声波的影响 虽然光催化氧化能将染料分子降解矿化为无毒的小分子化合物，但是光生电子空穴易复合、太阳能利用率低、反应速率慢等缺点仍是尚未很好解决的问题，为此人们尝试通过超声波等技术辅助光催化氧化，并且已取得了不错的效果。从近几年国内外的研究成果看，超声辅助光催化氧化能明显提高光催化氧化效果，超声波辐射和光催化之间存在着良好的协同效应。N6stor[4]等采用超声波辅助TiO2 光催化对刚果红和甲基橙进行降解时发现，当超声波功率为80W时，超声波与光催化存在协同效应，比单独采用TiO2光催化时的降解效率明显提高。Antonia等采用超声波辅助TiO2光催化技术对碱性品蓝的降解效果进行了研究。结果也发现超声波辅助TiO2光催化的降解效率比单独采用光催化和超声波时都有明显提高。 4 结论 TiO2光催化剂具有价廉、无害、稳定性好、易于回收等优点，是一种性能良好的光催化剂，采用TiO2 光催化技术降解染料废水有着很广阔的应用前景。但是由于TiO2 的带隙较宽，吸收阈值小于400nm，对太阳光的利用率低，在其应用中还存在光生电子空穴对的复合、光波长限制等问题[5]。因此，如何对TiO2光催化剂进行表面修饰(在TiO2表面沉积贵金属，掺杂过渡金属和稀土金属等)，提高其催化活性是今后光催化研究的重点问题。此外，还要努力寻求高活性及高选择性的光催化剂，加强采用自然光源和连续处理的研究，为半导体光催化在生产和生活中的实际应用奠定可靠基础。 参考文献 [1] 王桂华，尹平河，赵玲等．超声波辅助TiO2光催化降解印染废水的研究[J]．杭州:浙江大学出版 社，2004，24(4)：42—45． [2] 李家珍．染料、染色工业废水处理[M]．北京：化学工业出版社，2009，34(2)：187—192． [3] 申玉芳，龙飞，邹正光．半导体光催化技术研究进展[J]．杭州:浙江大学出版社，2006，20 (6)：28—31． [4] 孙 剑 辉，王 晓 蕾．掺 杂 纳 米 TiO2在难降解废水处理中的研究进展[J]．工业水处理，2008，194 (1)：11—19． [5] 杨书铭,黄长盾等·纺织印染工业废水治理技术[J]．化学工业出版社，2007，72(4)：393—402． 水处理新技术课程论文 ii