二氧化钛光催化降解印染废水的优点

1. 简述二氧化钛作为光催化剂降解有机污染物的原理

重金属对固定化微生物处理电镀废水有机物能力的影响

近年来,国内外对电镀废水处理方法研究甚多,工艺各异,主要有化学法、电解法、离子交换法、电渗析法、生物法等。与传统方法相比，生物法处理电镀废水不同程度的存在投资小、运行费用低、无二次污染等优点，得到较快的发展和广泛的应用。微生物固定化技术可以大大提高微生物对有毒物质的承受能力，可用于高浓度污染物废水的生化处理。聚氨酯泡沫体由于具有较好的亲水性、孔结构、微生物亲和性以及耐生物降解性而被广泛作为固定化微生物载体（填料）用于废水的生物处理。电镀废水成分复杂，其主要污染物是铬、镍、锌等重金属离子、氰化物和 COD。微量重金属是微生物生命活动所需营养物质，但微生物对各种微量重金属的需要量极少，过量反而会引起毒作用，容易造成出水水质的波动。2008 年国家环保部颁布了《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008），其中对新建电镀企业排放的 COD作出了严格规定，目前，针对电镀废水重金属的处理及回收国内外已有大量研究，但对其有机污染物和氨氮的去除研究较少，尤其是废水重金属浓度对微生物处理电镀废水有机物的影响鲜有报道。本研究在电镀废水污泥中分离筛选的复合功能菌群GW，
对金属耐受性强的特点。通过与改性聚氨酯泡沫体固定化后，研究了重金属Cr，Zn浓度对其处理电镀废水有机物的影响，并通过逐步提高废水金属浓度，探讨固定化微生物处理电镀废水对重金属的耐受性，为提高废水生物处理系统运行的稳定性提供理论基础。
1 试验材料与方法
1. 1 试验材料
1.1.1 GW高效复合菌剂。从富含重金属的污泥及废水中分离的高效菌种8株，含多种酶制剂，微生物含量约1.0×10CFU/g,由广州发酵工程技术研究中心生产提供。
1.1.2 聚氨酯泡沫体。市购聚氨酯泡沫体，干态密度为30kg/m，通过重铬酸钾及双氧水浸泡改性，提高固定化微生物负载量。
1.1.3 试验废水。取自广州某电镀企业水解反应池出水，加入少量葡萄糖、尿素、蛋白胨、硫酸亚铁、磷酸二氢钾、硫酸铜等作为微生物生长基质，作为人工废水用于菌种的固定及驯化。水质指标如表1示。 表1 电镀废水水质指标
1.2 试验方法
1.2.1微生物的固定化和驯化
在总体积为10L反应器中,加入约30%反应器体积的改性聚氨酯载体、一定量的交联剂和高效微生物菌群GW，通入30%反应器体积的人工废水和70%体积的自来水,在曝气条件下进行固定化反应。每天更换10%~15%反应器中的人工废水，并补加适量高效微生物菌群及少量无机盐类。同时,每7天测定微生物负载量。当微生物负载量达到35 mg/g干态载体，固定化驯化阶段结束。
1.2.2 重金属浓度对COD及氨氮去除的影响
重金属盐溶液的配制:分别以重铬酸钾、硫酸锌配制含一定体积质量的Cr，Zn溶液。反应器内设有曝气头，均布于生化池底部，用AR-6500型充氧泵(低流量)曝气，改性聚氨酯填料的载体比例为30%，气水体积比控制在（6～15）：1 ，测定其进、出水COD、NH-N浓度，试验重复3次，以平均去除率反应处理效果。
1.2.3 重金属耐受性试验
采用循序渐增的方式逐渐提高原水中Cr，Zn金属离子浓度，分别在第 1，7，14，20，29，42 天开始将原水中 Cu浓度提升至 0. 5，1，2，5，10，15 mg / L，研究固定化微生物重金属耐受性对废水有机物处理效果的影响。
关键词: 电镀废水; 固定化微生物; 重金属; 有机物去除; 耐受性

2. 二氧化钛比其他的光催化剂材料有什么优势

热力学稳定，无毒，环保

3. 比较TiO2和CdS作为光催化剂的优缺点。

TiO2和CdS的催化活性都很高，但是CdS在光照射时不稳定，光阳极腐蚀产生Cd2+，对生物有毒性，对环境有害。
TiO2光照后不发生光腐蚀，耐酸碱性好，化学性质稳定，对生物无毒性，来源丰富，世界年消费量为350万吨。

4. TiO2有哪些优点作为光催化剂

自从1972年Fujishu和Honda报道了TiO2在紫外光照射下有较好的光催化效应以来，由于TiO2稳定、无毒、价格低廉，容易再生和回收利用等优点，在光催
化方面得到广泛的研究。特别是在污水降解处理[2-4]和太阳能薄膜电池材料应用中有着巨大潜力。所以TiO2一直受到许多国内外学者的广泛关注和研究。自然界中TiO2存在锐钛矿(Anatase)、金红石(Rutile)、板钛矿(Brookite)三种晶型。板钛矿型TiO2不够稳定，而锐钛矿型TiO2比金红石型TiO2的光催化活性要好。所以锐钛矿相TiO2研究较多。
锐钛矿TiO2带隙较宽(3.23eV)，只能被波长小于387nm的紫外光所激发产生光催化活性。而紫外光的能量仅仅占太阳光的总能量的4％，这样使得太阳光的利用率很低[5]。因此TiO2的应用受到严重的限制和发展。目前，研究者大多数是通过过渡金属元素[6-10]或非金属元素掺杂[11-13]，有机染料表面修饰，以及贵金属沉积等方法使TiO2在可见光区（可见光占太阳光的总能量的43％）实现光催化。其中掺杂是一种有效并且易于实现的方法。由于杂质原子的引入，掺杂可能导致其能带结构发生（1）增加过渡能级（2）缩小能带间隙两种变化。这两变化都能有效减少价带中电子跃迁到导带的能量，从而使它们吸收带红移。金属掺杂起步比较早，研究的比较多，而非金属掺杂研究的不是很多。通过溶胶—凝胶法、PLD沉积法、磁控溅射法等一些实验方法提供大量数据说明TiO2在掺杂后其吸收光谱实现红移的研究较多。而基于量子理论的第一性原理计算方法的理论分析其形成红移现象的一些细节、机理研究较少。
21世纪，能源和环境已经成为可持续发展面临的两大重要问题。半导体
化剂由于节约能源、净化环境等优点越来越受到国内外学者的关注和研究。
多的半导体光催化剂中TiO2以其无毒，超亲水性，化学稳定性好，氧化能
廉价易得而成为最理想的光催化剂。特别是TiO2在环境污染物降解处理上有
大的优点。因此，TiO2在食物防霉，室内外墙壁、玻璃防污自净，烟垢自净
用治疗等方面都有巨大的应用前景。除此之外，TiO2还可用来作染化敏太阳
池。纳米TiO2太阳能电池以其与固态光伏电池相媲美的高光电转换效率，价
廉，无污染等巨大优势使其具有广阔的前景和商业价值。所以研究TiO2对能
2环境问题有着重大的科学意义和应用价值。

5. 光化学氧化法：光催化氧化在处理废水时有哪些优缺点

光催化氧化的优点：
(1)反应条件温和、氧化能力强。
(2)在染料废水、表而活性剂、农药废水、含油废水、氰化物废水、制药废水、有机磷化合物、多环芳烃等废水处理中，都能有效地进行光催化反应，使其转化为无机小分子，达到完全无害化的目的。
(3)光催化氧化反应对许多无机物，如CN-、Au(CN)2-、I-、SCN-、Cr2O72-、Hg(CH3)2、 Hg2+等的去除也有广阔的应用前景。
(4)可以破坏氰化物，以及电镀常用的各种有机螯合剂和添加剂，而达无害化。
(5)可以除去各种水中的微生物、细菌和霉菌。
(6)不仅可以破坏稀溶液(废水)中的有机物，而且可以破坏浓溶液(槽液)中的有机物。
(7)是一种非常清洁的干处理法，不会引入任何其他物质到体系中。
(8)能彻底破坏有机物而使其转化为CO2排出，处理的深度比其他方法高。
光催化氧化的缺点：
(1)紫外光的吸收范围较窄，光能利用率较低，其效率还会受催化剂性质、紫外线波长和反应器的限制，短波紫外线(波长小于1700 A)比长波的效果好，但短波紫外光较难获得。
(2)光催化氧化需要解决透光度的问题，因为某些废水(如印染废水)中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过，会影响光催化效果。
(3)目前使用的催化剂多为纳米颗粒(太大时催化效果不好)，回收困难，而且光照产生的电子一空穴对易复合而失活。

6. 二氧化钛负载二氧化硅的介绍和相比与二氧化钛的优点等，主要是在光催化降解污水方面

1、优点：稳定性变强了。
2、缺点：① 二氧化硅会导致二氧化钛光催化能力变版差，甚至催化能力完权全消失（本人的实验数据证明，当然，国外的很多文献资料都有介绍），原因是二氧化硅对氧化钛形成了包覆结构； ② 想不影响光催化或者影响很小，这里的氧化硅的量非常难控制，需要大量的实验数据，最终还不一定行。
3、总结：个人认为可行性不大。

7. 二氧化钛作为光催化材料的特征有哪些

米矿物激发光催化反应，吸收可见光中的UVA能量，分解有机物，如VOC（氨气，苯，甲醛等）、污渍、温室气体（氮氧化物、硫化物等），杀菌、除味等等。这个作用在涂层表面每秒钟发生上百万次，并且持续很长时间（PURETi钛洁净从民品的6个月到工业级的10年以上）。一种纳米光催化的矿物涂层喷雾（水溶液），通过喷涂在表面，几秒钟水分干燥，24-48小时左右，形成一层40nm的无形的、可渗透的、无机矿物膜，通过化学和物理的粘接牢牢的附着在各种表面，类似一层陶瓷聚合物。1nm为10亿分之一米，40nm的钛洁净涂层大约相当于一张名片的25000分之一厚度。所以他完全无形，喷涂过的表面看不到任何变化，完全不影响美观。

8. 二氧化钛可光催化降解哪些动东西

纳米TiO2以其无毒，光催抄化活性高，稳定性高，氧化能力强，能耗低，可重复使用等优点而成为最优良的光催化材料。
1、有机物的降解
TiO2能有效的将废水中的有机物降解为TiO2、CO2、PO43-、SO42-、NO3-、卤素离子等无机小分子，达到完全无机化的目的。染料废水、农药废水、表面活性剂、氯代物、氟里昂、含油废水等都可以被TiO2催化降解。
2、无机废水的处理
利用二氧化钛催化剂的强氧化还原能力，可以将污水中汞、铬、铅、以及氧化物等降解为无毒物质。

9. 光化学氧化法：光催化氧化在处理废水时有哪些优缺点

光催化氧化的优点：
(1)反应条件温和、氧化能力强。
(2)在染料废水、表而活性剂、农药废水、含油废水、氰化物废水、制药废水、有机磷化合物、多环芳烃等废水处理中，都能有效地进行光催化反应，使其转化为无机小分子，达到完全无害化的目的。
(3)光催化氧化反应对许多无机物，如CN-、Au(CN)2-、I-、SCN-、Cr2O72-、Hg(CH3)2、 Hg2+等的去除也有广阔的应用前景。
(4)可以破坏氰化物，以及电镀常用的各种有机螯合剂和添加剂，而达无害化。
(5)可以除去各种水中的微生物、细菌和霉菌。
(6)不仅可以破坏稀溶液(废水)中的有机物，而且可以破坏浓溶液(槽液)中的有机物。
(7)是一种非常清洁的干处理法，不会引入任何其他物质到体系中。
(8)能彻底破坏有机物而使其转化为CO2排出，处理的深度比其他方法高。
光催化氧化的缺点：
(1)紫外光的吸收范围较窄，光能利用率较低，其效率还会受催化剂性质、紫外线波长和反应器的限制，短波紫外线(波长小于1700 A)比长波的效果好，但短波紫外光较难获得。
(2)光催化氧化需要解决透光度的问题，因为某些废水(如印染废水)中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过，会影响光催化效果。
(3)目前使用的催化剂多为纳米颗粒(太大时催化效果不好)，回收困难，而且光照产生的电子一空穴对易复合而失活。