㈠ 二氧化钛光催化反应机理
作用机理
ZXL-001纳米二氧化钛光催化反应机理：
纳米TiO2光催化降解机理共分为7个步骤来完成光催化的过程：
1、 TiO2 + hv→ eˉ+ h+
2、 h+ + H2O→OH + H+
3、 eˉ+ O2→OOˉ
4、 OOˉ+H+ →OOH
5、 2OOH → O2 + H2O2
6、 OOˉ+ eˉ+ 2H+ →H2O2
7、 H2O2 + eˉ→OH + OHˉ
8、 h+ + OHˉ→OH
当一个具有hv能量大小的光子或者具有大于半导体禁带宽度Eg的光子射入半导体时，一个电子由价带(VB)激发到导带(CB)，因而在导带上产生一个高活性电子（eˉ )，在价带上留下了一个空穴(h +)，形成氧化还原体系。溶解氧及水和电子及空穴相互作用，最终产生高活性的羟基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基具有强氧化性，能把大多数吸附在TiO2表面的有机污染物降解为CO2、H2O，把无机污染物氧化或还原为无害物。
杀菌机理
ZXL-001纳米二氧化钛具有很强的光催化杀菌作用。通过对纳米TiO2光催化杀灭革兰氏阴、阳性细菌的致死曲线进行对比、常规培养验证和透射电镜观察得出结论：纳米TiO2光催化灭菌首先是从细菌细胞壁开始，其产生的自由基能破坏细胞壁结构，使细胞壁断裂、破损，质膜解体，然后进入胞体内部破坏内膜和细胞组分，使细胞质凝聚，导致细胞内容物溢出，可出现菌体空化现象。从而证实了纳米TiO2的抑菌机理是在光催化作用下，纳米TiO2禁带上的电子由价带跃迁到导带，在表面形成高活性的电子-空穴对，并进一步形成·OHˉ、 ·O2ˉ、·OOHˉ通过一系列物理化学作用破坏细菌细胞，从而杀灭细菌。
㈡ 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。
㈢ 纳米二氧化钛的光催化反应机理
纳米二氧化钛光生空穴的氧化电位以标准氢电位计为3.0 V，比臭氧的2.07 V 和氯气的1.36 V高许多，具有很强的氧化性。高活性的光生空穴具有很强的氧化能力，可以将吸附在半导体表面的OH-和H2O 进行氧化，生成具有强氧化性的·OH [20]。从几种强氧化剂的氧化电位大小顺序：F2>·OH>O3>H2O2>HO2·>MnO4->HCLO>Cl2>Cr2O72->·ClO2，可以看出·OH 具有很高的氧化电位，是一种强氧化基团，能氧化大多数的有机污染物及部分无机污染物。同时，空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的有机污染物中的电子，使原本不吸收光的物质被直接氧化分解。在光催化反应体系中，这两种氧化方式可能单独起作用也可能同时作用，对于不同的物质两种氧化方式参与作用的程度视具体情况有所不同。另一方面，电子受体可直接接受光生半导体表面产生的高活性电子而被还原。环境中的某些特定污染物—有毒金属，如Hg2+、Ag1+、Cr6+、Cu2+等也能接受光生半导体表面产生的高活性电子而被还原成无毒的金属分子。纳米二氧化钛光催化反应过程：
·OH+ dye → 染料降解 8-25
TiO2（h+）+ dye →·dye+ →染料氧化 8-26
Mx++xTiO2（e-）→M0 8-27
Mx++y TiO2（e-）→M(x-y) + (x>y) 8-28
从以上纳米二氧化钛光催化反应过程可知，在光催化反应体系中，表面吸附分子氧的存在会直接影响光生电子的转移，如式8-5～8-8，影响反应高活性自由基和反应中间体·OH、·O2-、HO2·、H2O2 的生成、光催化氧化反应速率和量子产率。向半导体光催化体系内通入氧气可加快有机物的降解速率，因为当溶液中有O2 存在时，光生电子会和O2 作用生成·O2-，进而与H+作用生成HO2·，最终生成·OH氧化降解有机物[21]。在这诸多氧化性物质共存的反应体系中，由于催化剂的表面有大量的羟基存在，因此在液相条件下光催化反应主要通过羟基自由基反应降解有机污染物。
目前针对有机物质的光催化氧化在催化剂表面上还在溶液里发生，至今仍有争议。Richard 和Lemaire 用ZnO 光催化氧化FA（糠醇）时，发现加入异丙醇起抑制作用，由此推论反应发生在溶液里。因为在碱性介质中乙酸盐几乎不在负电纳米二氧化钛表面上有吸附，但随温度升高·OH 氧化乙酸盐形成乙醇酸盐的量也升高。说明·OH 是从催化剂的表面扩散到溶液里氧化乙酸盐，证明光催化反应发生在溶液里。与此相反，当纳米二氧化钛表面带负电荷时，三氯乙酸盐降解受到抑制。从而推断反应过程发生在催化剂表面。Turchi 和Ollis 通过精细地研究，提出因为活性·OH 能够在溶液里扩散几个埃，所以光催化氧化过程不必在催化剂表面发生，而其它的研究者提出，在光照的纳米二氧化钛中，·OH 的扩散长度可能是几个原子的距离或更小。最近，更多的研究者赞同光氧化过程发生在表面位置上。例如，十氟联苯（DFBP）很强烈地吸附在（大于99%）Al2O3、纳米二氧化钛颗粒物的表面。它不容易在两个化合物之间转换（小于5%）。当DFBP 吸附在Al2O3 表面上时，向该悬浮液中加H2O2，纳米二氧化钛胶体溶液（尺寸大约为0.05 微米），在UV 照射下，DFBP 光降解了。这说明H2O2 或可溶性纳米二氧化钛吸附在Al2O3 上，它们产生的·OH 迁移到DFBP/Al2O3 的反应位置上引起光氧化。相反，如果用纳米二氧化钛呈颗粒状（100 微米），或纳米二氧化钛（ZXL-001），50m2/g 代替H2O2 和可溶性纳米二氧化钛时，DFBP的光降解几乎被抑制住，而五氟酚很容易在两个金属氧化物表面间交换，在上述条件下，发生快速光降解反应，因此，有结论认为光致氧化剂不可能迁移离开纳米二氧化钛光致活性位置太远。光降解过程发生在光催化剂表面或远离表面几个原子的距离内。
半导体光催化剂受光激发产生电子—空穴对，经过一系列反应对污染物的氧化还原机理乙得到人们的共识。但从提高光催化效率和太阳光的利用率来看，还存在以下主要缺陷：一是半导体的光吸收波长范围狭窄，主要在紫外区，利用太阳光的比例低；另一是半导体载流子的复合率很高，因此量子效率较低。所以，从半导体的光催化特性被发现起，就开始对半导体光催化剂进行改性研究。改性的目的和作用包括提高激发电荷分离，抑制载流子复合以提高量子效率；扩大起作用的光波范围；改变产物的选择性或产率；提高光催化材料的稳定性等。
㈣ 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
㈤ 纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物有哪些类型
一般纳米TiO2主要降解的物质是一些分子量中等的染料和有色物质，目前这方面研究较多。