论TiO_2光催化氧化技术在水处理中的研究进展

王茹(内蒙古乌海市乌海职业技术学院，内蒙古 乌海 016000)

论TiO_2光催化氧化技术在水处理中的研究进展

王茹(内蒙古乌海市乌海职业技术学院，内蒙古 乌海 016000)

TiO_2光催化氧化技术可以实现对废水的降解和预处理，实现废水的二次利用。本文通过对TiO_2光催化氧化技术的基本原理进行总结，并从染料废水的处理、垃圾渗透液的处理和内分泌干扰物的处理三方面，论述了TiO_2光催化氧化技术在水处理中的研究和应用，最后对未来TiO_2光催化氧化技术做出了展望，希望对相关领域的工作起到一定帮助作用。

TiO_2光催化氧化技术；染料废水；垃圾渗透液

1 TiO_2光催化氧化技术的基本原理

TiO_2是一种半导体材料，在结构组成上，包括一个电子的低能价带和另一个高能导带。价带和导带之间存在一定距离，在该距离中所形成的的区域被人们称为禁止带，长度大约在3.2ev。TiO_2在光的照耀下会产生电子空穴，直接对吸附在表面的污染物进行氧化还原，或者将表面的羟基进行氧化，生成自由氢氧基，通常用·OH来表示，这种氢氧基具有较强的氧化性，可以将大多数无机污染物氧化，生成CO2和水分子。当TiO_2受到的能量激发过大时，将会突破禁带宽度的限制，从而释放电子进入导带中，由于导带的活性较高，而电子可在导带中形成电子空穴，以强大的吸附力将半导体表面上的有机物和溶剂吸附到空穴中，实现有机物的不断氧化[1]。

光催化氧化反应主要机制是利用·OH的强氧化性，实现有机物的有效降解，该过程主要通过自由氢氧基氧化反应，最终产生一系列的氧化还原反应，得到对环境无污染的自由基，从而实现污水降解，防止环境遭到严重破坏。

2 TiO_2光催化氧化技术在水处理中的应用研究

由于TiO_2光催化氧化技术的技术优点，很多国内外专家对降解废水进行了大量研究，包括TiO_2光催化氧化技术的催化原理、降解原理等。

2.1 TiO_2光催化氧化技术处理染料废水研究

染料废水是废水处理中的难点之一，染料废水中COD、色度、含盐量均较高，如果使用传统处理方式，很难使染料废水达到正常排放标准，而通过TiO_2光催化氧化技术可以有效实现染料废水的降解。1999年，我国化学研究学者李方柏提出了絮凝-光催化联合处理法来进行对实际染料废水的处理，研究结果表明，当染料废水被催化氧化之后，其中的COD、BOD5等去除率在90%以上，该处理方式在2012年之前被广泛应用。2012年，学者Huang等对染料废水做了进一步研究，应用TiO_2光催化氧化技术，结果发现：废水中COD的去除效果随着各个因素的增加量变化而变化，其顺序为TiO_2的投放量＞PH值＞光照时间。经过大量的实验研究，研究人员最终确定了除了染料废水的最佳实验条件：TiO_2的投放量在3g∕L，光照时间保持在60min，PH值为6.0，在最佳条件作用下，色度和COD的去除率大约在89%和63.7%。

通过上述两项实验可以得出，TiO_2光催化氧化技术在染料废水处理中具有较高的可行性，通过物理、生物处理方式的有效结合，可以进一步提高TiO_2光催化氧化技术的降解效率，为环境优化保护提供基础。

2.2 TiO_2光催化氧化技术处理垃圾渗透液研究

在城市垃圾渗透液中，含有浓度较高的有机废水，这种有机废水很难实现降解，对环境污染严重。近年来，很多学者致力于垃圾渗透液的降解研究。在2006年，Zhao等人利用光催化-电解联用技术对垃圾渗透液进行处理，实验结果表明，光催化-电解联用技术对COD、TOC、氨氮的处理效果分别达到了74%、41%、94%，实现了将有机物成功转化为分子较小的酸。到了2012年，Wisz等人利用TiO_2光催化氧化技术对垃圾渗透液进行深度处理，实验结果表明，在经过300min的TiO_2光催化氧化处理之后，有80%的残余有机物被有效降解。在同年，Cho等人以TiO_2为催化剂，并通过相关无机物作用，对垃圾渗透液进行催化氧化处理，最终确定了酸性条件下无机物浓度越低，光催化氧化技术的去除率也就越高。

通过上述实验可以看出，目前对垃圾渗透液的催化氧化处理研究主要集中在光催化氧化技术对垃圾渗透液的处理研究以及光催化氧化对垃圾渗透液深度处理研究。

2.3 TiO_2光催化氧化处理内分泌干扰物的研究

目前，内分泌干扰物的污染问题备受人们关注。内分泌干扰物主要包括甲氧氯、钛酸酯、雌三合成雌激素等，常规水处理方式也很难将内分泌干扰物有效降解和去除。2000年，Cole⁃man等人利用TiO_2对E2进行光降解，在3.5h之内，去除率高达98%，2007年，我国学者李青松等人通过纳米TiO_2悬浆体系，对内分泌干扰物中的E2进行降解，最终确定了其降解过程属于一级反应动力学模型。随着科学研究的不断进行，人们将光催化氧化技术应用在了内分泌干扰物的降解工作中，2007年，徐高田等人进经过研究，设计出了TiO_2光催化-SBR装置，对废水中的内分泌干扰物进行处理，最终确定了最佳处理情况。

3 结语

综上所述，TiO_2光催化氧化技术在水处理中的研究具有重要意义，该研究领域主要的研究对象包括TiO_2光催化剂的制备和改良、以及太阳光、PH值利用等。在此基础上，不但可以实现对废水的有效降解，还能对环境保护作出一定贡献。随着工业进程的加快，人们对TiO_2光催化氧化技术的依赖程度也越来越高，相关工作人员应继续对TiO_2光催化氧化技术进行深入研究，保证水中污染物得到有效降解。

[1]吴支备,刘飞.高级氧化技术在水处理中的研究进展[J].山西建筑,2016,08:156-157.