納米TiO2光催化劑（VK-TG01,10nm）在污水處理中的應(yīng)用

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納米二氧化鈦（VK-TG01,10納米）作為一種重要的光催化材料，由于具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、便宜、無毒并具有較高活性等優(yōu)點而得到了廣泛的研究與應(yīng)用。

1972年，日本學(xué)者Fujishima和Honda在《Nature》上報道了在n型半導(dǎo)體TiO2單晶電極上光致分解H2O產(chǎn)生H2和O2的現(xiàn)象，這一報道使得半導(dǎo)體光催化氧化還原技術(shù)，在污水處理、抗菌殺毒等方面的潛在應(yīng)用受到廣泛關(guān)注，并得到了迅速發(fā)展。大量研究證實，染料、表面活性劑、有機鹵化物、農(nóng)藥、油類、***化物等有機污染物都能有效通過光催化氧化反應(yīng)在TiO2表面降解、脫色、去毒，并最終完全礦化為CO2、H2O及其它無機小分子物質(zhì)，從而消除對環(huán)境的污染。

1 TiO2光催化劑（VK-TG01,10納米）在污水處理中的應(yīng)用

1.1 無機廢水的處理
工業(yè)廢水中的無機污染物主要有重金屬離子，如Hg、Cr、Pb等的離子。大量的研究表明，許多無機物在TiO2（VK-TG01，10納米）表面具有光催化活性。周林波等[1]在Cr6+濃度為80 mg/L、體積為100 mL的廢水中，投加0.7g SiO2-TiO2系玻璃作為光催化劑，光照反應(yīng)體系3 h，Cr6+的去除率達99.9 %。Serpone 等[2]研究了以TiO2為光催化劑在模擬太陽光光照下處理HgCl2 和甲基***的過程，取得了較好的實驗效果。

除重金屬離子外，工業(yè)廢水中的無機污染物還包括部分對環(huán)境危害較重的無機陰離子，如CN-、NO2-、Au(CN)-4等離子，一般方法難以去除，采用光催化氧化技術(shù)則能夠達到這一目的。Frank等[3]研究了以TiO2為光催化劑（VK-TG01）將CN-氧化為OCN-，并最終反應(yīng)生成CO2、N2、和NO3-的過程。Hidaka等[4]研究了***化鉀溶液及含***工業(yè)廢水在TiO2懸浮液中通過中間產(chǎn)物OCN-生成CO2和N2的的光催化氧化過程，討論了光催化氧化法處理大規(guī)模含***廢水的可能性。

1.2 有機廢水的處理
高濃度有機廢水主要是印染、制藥、煉油等工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，作為一種深度氧化技術(shù)，光催化法尤其適合于降解難以用其它方法降解的有毒有機物質(zhì)。美國環(huán)保局公布了9大類114種有機物被證實可以通過半導(dǎo)體光催化氧化方法處理。

1.2.1光催化處理印染廢水
印染廢水具有濃度高、色度高、pH 高、難降解等特點，且大多含有苯環(huán)、胺基、偶氮基團等致癌物質(zhì)，對環(huán)境危害很大。光催化氧化在徹底降解印染廢水方面具有無二次污染、氧化能力強等突出優(yōu)點。浙江大學(xué)研究小組研究了TiO2 懸浮體系（VK-TG01）對不同染料的光催化降解，結(jié)果表明，TiO2 對偶氮類染料、蒽醌類染料、三芳甲烷和菁系等可溶性染料脫色效果可以達到95 %以上，COD去除率也在80 %～100 %之間。Epling G.A.等[5]研究了在可見光下納米TiO2 光催化劑（VK-TG01）對15 種不同類型的染料的降解，得到這些染料的脫色順序：靛藍染料~菲染料>三苯甲烷染料>偶氮染料~喹啉染料>噻嗪染料>蒽醌染料。肖俊霞等[6]也研究了10 種不同結(jié)構(gòu)的染料在TiO2/UV 體系中的光催化氧化降解過程，揭示了不同結(jié)構(gòu)染料在TiO2/UV 體系中的降解規(guī)律。

1.2.2光催化處理制藥廢水
制藥廢水成分復(fù)雜、污染物濃度高、含有難降解物質(zhì)和有抑菌作用的抗生素，并且毒性較強、危害較大，屬于難處理的工業(yè)廢水。利用光催化氧化降解制藥廢水不會生成其它有毒物質(zhì)，無二次污染，具有其它方法無可比擬的優(yōu)點。龔麗芬等[7]以羅丹明B、羅丹明6G、次甲基藍、溴甲酚綠為光敏劑修飾摻雜鈰的納米二氧化鈦，利用日光燈照射下催化降解六六六、滴滴涕(DDD)、滴滴涕伊(DDE)等有機氯農(nóng)藥，結(jié)果表明：羅丹明B 或溴甲酚綠修飾后的摻鈰納米二氧化鈦具有較高的光催化降解率。郭佳等[8]以TiO2 為光催化劑，對頭孢曲松鈉進行光催化降解。結(jié)果顯示，當反應(yīng)物初始濃度500 mg/L-1，反應(yīng)5 h 后，在催化劑用量為2.5 g/L-1時對頭孢曲松鈉的降解達93.4 %。廖禹東等[9]以摻Fe 的納米TiO2為光催化劑，進行了含阿奇霉素廢水的光催化氧化降解性能研究。結(jié)果表明，在pH=6.4、t=30 min、催化劑用量為10 g/L 時，摻0.05% Fe 的納米TiO2 降解效果最佳。

1.2.3光催化處理含油廢水
在石油開采和生產(chǎn)中，不可避免地要產(chǎn)生大量含油污水，含油污水中不溶于水且漂浮在水面上的油類及其他有機污染物等很難用化學(xué)方法處理。李書珍等[10]采用光催化技術(shù)和WL 型TiO2光催化劑處理煉油廠含油污水。實驗結(jié)果表明：采用WL 型TiO2光催化劑、反應(yīng)溫度30 ℃、反應(yīng)時間40 min、pH 為4～8，催化劑用量為1.0～1.5 g•L-1 的條件下，脫油率為98.6 %，COD 脫除率為99.3 %，處理后的廢水中油含量和COD 值均達到國家《污水綜合排放標準》。王琛等[11]以鈉基膨潤土為原料，制備了摻雜鐵離子TiO2 柱撐膨潤土，考察了摻鐵TiO2 柱撐膨潤土對含油污水的吸附催化降解能力。結(jié)果表明，摻鐵1.5 %時制備的復(fù)合材料具有較高的吸附和光催化性能，吸附后的去油率為92.5 %，光催化4 h后去油率達98.5 %。最近，在中國海洋石油總公司的支持下，中海油海洋石油研究中心和清華大學(xué)合作開展了含原油污水的納米TiO2 光催化降解凈化處理研究，取得顯著進展。

1.3 光催化殺菌除藻
大量研究表明，納米TiO2 光催化劑（VK-TG01,10納米）具有很強的光催化殺菌作用。細菌是由有機復(fù)合物構(gòu)成的，通過對TiO2 光催化殺滅革蘭氏陰、陽性細菌的致死曲線進行對比、常規(guī)培養(yǎng)驗證和透射電鏡觀察可知：光催化殺菌可以攻擊細菌和外層細胞，穿透細胞膜，破壞細菌的細胞膜結(jié)構(gòu)，同時也可以分解由細菌釋放出來的致熱和有毒組分。劉錦平等[12]采用新工藝制備出具有光催化性的納米二氧化鈦，以工業(yè)循環(huán)冷卻水中的異養(yǎng)菌為實驗對象進行殺菌實驗，結(jié)果表明：自制納米二氧化鈦具有良好的殺菌性，殺菌率可達99.2%，而且可以回收，循環(huán)使用，產(chǎn)品有廣闊的應(yīng)用前景。日本東京大學(xué)工學(xué)部的藤島昭教授等人經(jīng)實驗證明，銳鈦礦型納米TiO2對綠膿桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、芽桿菌和曲霉等具有很強的殺死能力，它是目前最常用的光催化抗菌劑。