二氧化鈦光催化降解印染廢水的優點

1. 簡述二氧化鈦作為光催化劑降解有機污染物的原理

重金屬對固定化微生物處理電鍍廢水有機物能力的影響

近年來,國內外對電鍍廢水處理方法研究甚多,工藝各異,主要有化學法、電解法、離子交換法、電滲析法、生物法等。與傳統方法相比，生物法處理電鍍廢水不同程度的存在投資小、運行費用低、無二次污染等優點，得到較快的發展和廣泛的應用。微生物固定化技術可以大大提高微生物對有毒物質的承受能力，可用於高濃度污染物廢水的生化處理。聚氨酯泡沫體由於具有較好的親水性、孔結構、微生物親和性以及耐生物降解性而被廣泛作為固定化微生物載體（填料）用於廢水的生物處理。電鍍廢水成分復雜，其主要污染物是鉻、鎳、鋅等重金屬離子、氰化物和 COD。微量重金屬是微生物生命活動所需營養物質，但微生物對各種微量重金屬的需要量極少，過量反而會引起毒作用，容易造成出水水質的波動。2008 年國家環保部頒布了《電鍍污染物排放標准》（GB 21900-2008），其中對新建電鍍企業排放的 COD作出了嚴格規定，目前，針對電鍍廢水重金屬的處理及回收國內外已有大量研究，但對其有機污染物和氨氮的去除研究較少，尤其是廢水重金屬濃度對微生物處理電鍍廢水有機物的影響鮮有報道。本研究在電鍍廢水污泥中分離篩選的復合功能菌群GW，
對金屬耐受性強的特點。通過與改性聚氨酯泡沫體固定化後，研究了重金屬Cr，Zn濃度對其處理電鍍廢水有機物的影響，並通過逐步提高廢水金屬濃度，探討固定化微生物處理電鍍廢水對重金屬的耐受性，為提高廢水生物處理系統運行的穩定性提供理論基礎。
1 試驗材料與方法
1. 1 試驗材料
1.1.1 GW高效復合菌劑。從富含重金屬的污泥及廢水中分離的高效菌種8株，含多種酶制劑，微生物含量約1.0×10CFU/g,由廣州發酵工程技術研究中心生產提供。
1.1.2 聚氨酯泡沫體。市購聚氨酯泡沫體，干態密度為30kg/m，通過重鉻酸鉀及雙氧水浸泡改性，提高固定化微生物負載量。
1.1.3 試驗廢水。取自廣州某電鍍企業水解反應池出水，加入少量葡萄糖、尿素、蛋白腖、硫酸亞鐵、磷酸二氫鉀、硫酸銅等作為微生物生長基質，作為人工廢水用於菌種的固定及馴化。水質指標如表1示。 表1 電鍍廢水水質指標
1.2 試驗方法
1.2.1微生物的固定化和馴化
在總體積為10L反應器中,加入約30%反應器體積的改性聚氨酯載體、一定量的交聯劑和高效微生物菌群GW，通入30%反應器體積的人工廢水和70%體積的自來水,在曝氣條件下進行固定化反應。每天更換10%~15%反應器中的人工廢水，並補加適量高效微生物菌群及少量無機鹽類。同時,每7天測定微生物負載量。當微生物負載量達到35 mg/g干態載體，固定化馴化階段結束。
1.2.2 重金屬濃度對COD及氨氮去除的影響
重金屬鹽溶液的配製:分別以重鉻酸鉀、硫酸鋅配製含一定體積質量的Cr，Zn溶液。反應器內設有曝氣頭，均布於生化池底部，用AR-6500型充氧泵(低流量)曝氣，改性聚氨酯填料的載體比例為30%，氣水體積比控制在（6～15）：1 ，測定其進、出水COD、NH-N濃度，試驗重復3次，以平均去除率反應處理效果。
1.2.3 重金屬耐受性試驗
採用循序漸增的方式逐漸提高原水中Cr，Zn金屬離子濃度，分別在第 1，7，14，20，29，42 天開始將原水中 Cu濃度提升至 0. 5，1，2，5，10，15 mg / L，研究固定化微生物重金屬耐受性對廢水有機物處理效果的影響。
關鍵詞: 電鍍廢水; 固定化微生物; 重金屬; 有機物去除; 耐受性

2. 二氧化鈦比其他的光催化劑材料有什麼優勢

熱力學穩定，無毒，環保

3. 比較TiO2和CdS作為光催化劑的優缺點。

TiO2和CdS的催化活性都很高，但是CdS在光照射時不穩定，光陽極腐蝕產生Cd2+，對生物有毒性，對環境有害。
TiO2光照後不發生光腐蝕，耐酸鹼性好，化學性質穩定，對生物無毒性，來源豐富，世界年消費量為350萬噸。

4. TiO2有哪些優點作為光催化劑

自從1972年Fujishu和Honda報道了TiO2在紫外光照射下有較好的光催化效應以來，由於TiO2穩定、無毒、價格低廉，容易再生和回收利用等優點，在光催
化方面得到廣泛的研究。特別是在污水降解處理[2-4]和太陽能薄膜電池材料應用中有著巨大潛力。所以TiO2一直受到許多國內外學者的廣泛關注和研究。自然界中TiO2存在銳鈦礦(Anatase)、金紅石(Rutile)、板鈦礦(Brookite)三種晶型。板鈦礦型TiO2不夠穩定，而銳鈦礦型TiO2比金紅石型TiO2的光催化活性要好。所以銳鈦礦相TiO2研究較多。
銳鈦礦TiO2帶隙較寬(3.23eV)，只能被波長小於387nm的紫外光所激發產生光催化活性。而紫外光的能量僅僅占太陽光的總能量的4％，這樣使得太陽光的利用率很低[5]。因此TiO2的應用受到嚴重的限制和發展。目前，研究者大多數是通過過渡金屬元素[6-10]或非金屬元素摻雜[11-13]，有機染料表面修飾，以及貴金屬沉積等方法使TiO2在可見光區（可見光占太陽光的總能量的43％）實現光催化。其中摻雜是一種有效並且易於實現的方法。由於雜質原子的引入，摻雜可能導致其能帶結構發生（1）增加過渡能級（2）縮小能帶間隙兩種變化。這兩變化都能有效減少價帶中電子躍遷到導帶的能量，從而使它們吸收帶紅移。金屬摻雜起步比較早，研究的比較多，而非金屬摻雜研究的不是很多。通過溶膠—凝膠法、PLD沉積法、磁控濺射法等一些實驗方法提供大量數據說明TiO2在摻雜後其吸收光譜實現紅移的研究較多。而基於量子理論的第一性原理計算方法的理論分析其形成紅移現象的一些細節、機理研究較少。
21世紀，能源和環境已經成為可持續發展面臨的兩大重要問題。半導體
化劑由於節約能源、凈化環境等優點越來越受到國內外學者的關注和研究。
多的半導體光催化劑中TiO2以其無毒，超親水性，化學穩定性好，氧化能
廉價易得而成為最理想的光催化劑。特別是TiO2在環境污染物降解處理上有
大的優點。因此，TiO2在食物防霉，室內外牆壁、玻璃防污自凈，煙垢自凈
用治療等方面都有巨大的應用前景。除此之外，TiO2還可用來作染化敏太陽
池。納米TiO2太陽能電池以其與固態光伏電池相媲美的高光電轉換效率，價
廉，無污染等巨大優勢使其具有廣闊的前景和商業價值。所以研究TiO2對能
2環境問題有著重大的科學意義和應用價值。

5. 光化學氧化法：光催化氧化在處理廢水時有哪些優缺點

光催化氧化的優點：
(1)反應條件溫和、氧化能力強。
(2)在染料廢水、表而活性劑、農葯廢水、含油廢水、氰化物廢水、制葯廢水、有機磷化合物、多環芳烴等廢水處理中，都能有效地進行光催化反應，使其轉化為無機小分子，達到完全無害化的目的。
(3)光催化氧化反應對許多無機物，如CN-、Au(CN)2-、I-、SCN-、Cr2O72-、Hg(CH3)2、 Hg2+等的去除也有廣闊的應用前景。
(4)可以破壞氰化物，以及電鍍常用的各種有機螯合劑和添加劑，而達無害化。
(5)可以除去各種水中的微生物、細菌和黴菌。
(6)不僅可以破壞稀溶液(廢水)中的有機物，而且可以破壞濃溶液(槽液)中的有機物。
(7)是一種非常清潔的干處理法，不會引入任何其他物質到體系中。
(8)能徹底破壞有機物而使其轉化為CO2排出，處理的深度比其他方法高。
光催化氧化的缺點：
(1)紫外光的吸收范圍較窄，光能利用率較低，其效率還會受催化劑性質、紫外線波長和反應器的限制，短波紫外線(波長小於1700 A)比長波的效果好，但短波紫外光較難獲得。
(2)光催化氧化需要解決透光度的問題，因為某些廢水(如印染廢水)中的一些懸浮物和較深的色度都不利於光線的透過，會影響光催化效果。
(3)目前使用的催化劑多為納米顆粒(太大時催化效果不好)，回收困難，而且光照產生的電子一空穴對易復合而失活。

6. 二氧化鈦負載二氧化硅的介紹和相比與二氧化鈦的優點等，主要是在光催化降解污水方面

1、優點：穩定性變強了。
2、缺點：① 二氧化硅會導致二氧化鈦光催化能力變版差，甚至催化能力完權全消失（本人的實驗數據證明，當然，國外的很多文獻資料都有介紹），原因是二氧化硅對氧化鈦形成了包覆結構； ② 想不影響光催化或者影響很小，這里的氧化硅的量非常難控制，需要大量的實驗數據，最終還不一定行。
3、總結：個人認為可行性不大。

7. 二氧化鈦作為光催化材料的特徵有哪些

米礦物激發光催化反應，吸收可見光中的UVA能量，分解有機物，如VOC（氨氣，苯，甲醛等）、污漬、溫室氣體（氮氧化物、硫化物等），殺菌、除味等等。這個作用在塗層表面每秒鍾發生上百萬次，並且持續很長時間（PURETi鈦潔凈從民品的6個月到工業級的10年以上）。一種納米光催化的礦物塗層噴霧（水溶液），通過噴塗在表面，幾秒鍾水分乾燥，24-48小時左右，形成一層40nm的無形的、可滲透的、無機礦物膜，通過化學和物理的粘接牢牢的附著在各種表面，類似一層陶瓷聚合物。1nm為10億分之一米，40nm的鈦潔凈塗層大約相當於一張名片的25000分之一厚度。所以他完全無形，噴塗過的表面看不到任何變化，完全不影響美觀。

8. 二氧化鈦可光催化降解哪些動東西

納米TiO2以其無毒，光催抄化活性高，穩定性高，氧化能力強，能耗低，可重復使用等優點而成為最優良的光催化材料。
1、有機物的降解
TiO2能有效的將廢水中的有機物降解為TiO2、CO2、PO43-、SO42-、NO3-、鹵素離子等無機小分子，達到完全無機化的目的。染料廢水、農葯廢水、表面活性劑、氯代物、氟里昂、含油廢水等都可以被TiO2催化降解。
2、無機廢水的處理
利用二氧化鈦催化劑的強氧化還原能力，可以將污水中汞、鉻、鉛、以及氧化物等降解為無毒物質。

9. 光化學氧化法：光催化氧化在處理廢水時有哪些優缺點

光催化氧化的優點：
(1)反應條件溫和、氧化能力強。
(2)在染料廢水、表而活性劑、農葯廢水、含油廢水、氰化物廢水、制葯廢水、有機磷化合物、多環芳烴等廢水處理中，都能有效地進行光催化反應，使其轉化為無機小分子，達到完全無害化的目的。
(3)光催化氧化反應對許多無機物，如CN-、Au(CN)2-、I-、SCN-、Cr2O72-、Hg(CH3)2、 Hg2+等的去除也有廣闊的應用前景。
(4)可以破壞氰化物，以及電鍍常用的各種有機螯合劑和添加劑，而達無害化。
(5)可以除去各種水中的微生物、細菌和黴菌。
(6)不僅可以破壞稀溶液(廢水)中的有機物，而且可以破壞濃溶液(槽液)中的有機物。
(7)是一種非常清潔的干處理法，不會引入任何其他物質到體系中。
(8)能徹底破壞有機物而使其轉化為CO2排出，處理的深度比其他方法高。
光催化氧化的缺點：
(1)紫外光的吸收范圍較窄，光能利用率較低，其效率還會受催化劑性質、紫外線波長和反應器的限制，短波紫外線(波長小於1700 A)比長波的效果好，但短波紫外光較難獲得。
(2)光催化氧化需要解決透光度的問題，因為某些廢水(如印染廢水)中的一些懸浮物和較深的色度都不利於光線的透過，會影響光催化效果。
(3)目前使用的催化劑多為納米顆粒(太大時催化效果不好)，回收困難，而且光照產生的電子一空穴對易復合而失活。