1 引言 随着人口及社会经济的迅速发展，近30 年(2)
2013-06-28 01:04
导读：也很多。除有机物外 ,许多无机物在 TiO2 表面也具有光化学活性 ,目前的研究较多集中在含铬废水[11]、含氰废水的处理以及对贵金属的回收[12]。 在饮用水
也很多。除有机物外 ,许多无机物在 TiO2 表面也具有光化学活性 ,目前的研究较多集中在含铬废水[11]、含氰废水的处理以及对贵金属的回收[12]。
在饮用水处理方面，光催化降解饮用水中的有机污染物较之降解废水中的有机物其反应机制并没有本质的差异 , 所不同的是饮用水中的有机污染物浓度比较低。研究表明 ,TiO2光催化对这些微量有机污染物以及消毒副产物的前体物质如腐殖酸、酚类等的去除都有着显著的效果。如Bischof 用溶胶—凝胶法研制的 TiO2 光催化反应装置成功的去除了水中挥发性有机物 ,而且可以完全将其矿化成为 H2O ,CO2[13]。王福平等[14]用合成的具有层状结构的TiO 纤维作为光催化剂 ,在 O3/ TiO2/ UV 体系处理含有腐殖质的饮用水 ,1 h 后腐殖质去除率达 97.1 %。杨亚丽等[15]研究了根据二氧化钛光化学反应原理研制的饮水消毒桶对饮用水中微生物的杀灭效果 , 结果表明对大肠杆菌和f2 噬菌体的杀灭率达 100 %。汪恂等[16]还比较了铁掺杂纳米 TiO2 膜和纯纳米 TiO2 膜的灭菌效果。试验表明 ,两者均有较强的杀菌能力 ,但 Fe3+/ TiO2 膜的杀菌作用优于纯 TiO2 膜 ,对大肠杆菌杀菌率从 87. 4 %提高至 95. 8%,对金黄葡萄球菌杀菌率从 79.4 %提高至 88.3 %。此外 ,TiO2 光催化对水体中的藻类有同样的灭活作用 ,而且对藻类所释放出的毒素(如微禳藻毒素)有降解作用[17],这是其他任何一种灭菌方式所不具有的功能。
2.1.3 光催化氧化技术在今后的发展方向
光催化氧化技术具有高效、节能、清洁无毒等突出优点 ,是一项具有广泛应用前景的新型水污染处理技术。然而作为近 30 年发展起来的新的研究领域 ,光催化降解现在还基本上停留在实验室水平 ,实际应用很少。因此无论是在光催化机理的研究方面 ,还是在工业实际应用中都需要进一步的深入研究 ,主要表现在以下几个方面:1、制备高效率的催化剂 ,进一步完善催化剂的改性技术 ,提高催化剂的催化活性。2、选择合适的载体 ,研究催化剂固定技术 ,制备负载型催化剂 ,使其易于回收 ,重复使用。3、光催化反应机理的研究缺乏中间产物及活性物质的鉴定 ,仍停留在设想与推测阶段 ,进一步深入研究光催化反应机理 ,掌握有机物降解规律 ,对光催化技术工业实用化意义重大。4、光催化技术与其他技术耦合 ,利用技术的协同作用来获取最佳的处理效果 ,开拓更广阔的应用前景。
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2.2 微电解技术
2.2.1 微电解技术的优点
据报道[18]，微电解技术又称内电解、铁还原法等。自20 世纪70 年代初首次应用于印染废水处理后，在世界各国引起了广泛关注。该技术主要以机械加工过程中产生的价格低廉的废屑为原料，可实现废弃物的资源化利用，在国外被称为环境友好型技术[19] 。微电解反应产物H2O2 与F2+通过进一步反应生成HO·、HOO·等氧化能力极强的自由基，能实现有机物全部或接近全部矿化处理，因此该技术也是一种高级氧化技术。与其他水处理技术相比该技术具有运行费用低、工艺流程简单、使用寿命长、普适性强等特点。现已广泛应用于印染、化工、电镀等领域废水的处理取得了较好的效果。
2.2.2 微电解技术在废水处理中的应用
微电解技术主要用于处理工业废水，包括：1、处理染料废水。染料废水中含大量以苯环为核心的稠环、杂环化合物，具有较大的生物毒性和致癌性，且色度高，可生化性差。罗旌生等[20]采用铁炭微电解法处理染料生产废水原水，原水COD 为6000-10000mg/L，色度为8000-20000 倍、调节进水pH 为1，反应0.5h 后，COD 与色度的去除率分别为60%和94%。
张胜田等[21]采用微电解工艺处理染料工业废水，原水COD 为6800 mg/L、色度为3600 倍，当pH 为3、铁炭质量比为3：1 的条件下，反应45min 后，COD 及色度的去除率分别为64.6%和93.9%。将该工艺用于南京市六合区某染料工业废水处理（水量Q=800t/d,COD=6800mg/L,pH=5.7），运行结果表明，处理成本为0.91 元/t。2、处理化工废水。化工废水中含大量硝基苯类、酚类、氯代苯类、多环芳烃类等化合物且排放量大污染严重。张文博等[22]采用铁炭微电解法处理有机化工废水，原水CODCr 为500-900mg/L，色度为1600-2500 倍，pH为11.0-12.0，在pH 为3，铁炭质量比为6：1，转速为150r/min，振荡反应120min 条件下，色度及CODCr 的去除率分别为84%和60%，且废水可生化性明显提高。在研究单独微电解法处理工业废水的基础上，段宁等[23]对两步曝气微电解—絮凝沉淀复合工艺处理高浓度化工废水进行了中试研究，原水CODCr 为14689 mg/L，BOD5 为2729 mg/L，结果表明，经两步曝气微电解处理后CODCr 去除率为45%，再经絮凝沉淀后CODCr 去除率为49%，CODCr总去除率达72%，废水的可生化性由0.18 提高到0.38。3、处理电镀废水。电镀废水中含大量重金属离子及氰化物等“三致”物，且组分复杂、水质变化大。孙萍等[24]采用铁炭微电解装置处理广东东莞市某电镀厂规模为800m3/d 的电镀混合废水，在进水pH 为2-3，铸铁与焦炭质量比为1：1，供气量为0.25-0.35 m3/min 的条件下，接触25-30min 后，总氰化物、Cr6+、总铜和总镍等主要污染物的去除率分别达99.7%、85.0%、98.8%、99.6%，出水水质达到广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26—2001）中的一级排放标准。
