光催化技术在污水处理中的应用研究

郑 雪

（四川省工业环境监测研究院，四川 成都 610036）

摘  要：随着全球水资源的日益紧张，水污染问题日益严重，尤其是工业废水中的有机污染物，给环境保护带来了巨大的挑战。光催化技术作为1种新型的水处理技术，以其高效、环保、操作简单等特点受到了广泛关注。综述了光催化技术在污水处理中的应用，探讨了通过离子掺杂、金属改性和载体负载等方法提升TiO。光催化性能的途径，以期为实际污水处理提供理论依据和技术支持。

关键词：光催化技术;二氧化钛;污水处理

随着工业化进程的加速，水体污染问题逐渐加重，特别是含有机污染物的废水，对生态环境和人类健康构成了严重威胁。传统的污水处理方法，尽管在一定程度上有效，但往往存在着处理速度慢、成本高、二次污染等问题。光催化技术，作为1种依赖半导体材料在光照条件下催化降解污染物的先进技术,近年来在水处理领域中得到了广泛关注。其主要通过光生电子和空穴的作用生成具有高氧化能力的自由基，从而分解水中的有害物质，具有显著的优势。

1 光催化技术的机理

光催化技术主要依赖于具有光活性的半导体金属氧化物(如TiO、ZnO等)以及硫化物等材料。这些半导体材料在光照条件下表现出特殊的催化性能，可有效处理水体中的有机污染物。其工作原理的核心在于，当光照射到半导体材料时，材料的价带中的电子吸收光子，进而激发至导带。此时，原本位于价带的电子形成空穴，并与导带中的电子组合形成电子-空穴对。处于激发态的空穴具有强烈的氧化性，而导带中的电子则展现出较强的还原性。这样的电子转移过程使得反应物能够与催化剂表面或水分子发生反应，生成具有高活性的自由基。特别是，当空穴与水分子反应时，会生成高氧化电势的羟基自由基（·OH)，其氧化电势可达到2.8V,这使得其在水中能够高效降解各种新型污染物。此外，导带中的电子与氧气反应生成超氧基（·O），进一步参与污染物的降解。与传统的吸附法相比，光催化氧化法不仅能去除水中的污染物，还能通过相转移机制将污染物彻底降解，具有更强的降解能力、较快的反应速度和较简单的设备要求，因而成为目前污水处理领城中最有效的技术之一。

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