光催化氧化法降解工业废水中的有机污染物文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

光催化氧化法降解工业废水中的有机污染物

摘要：目前我国印染废水处理回收主要技术主要有物理法、化学处理法和生物处理法三大类，光催化氧化法作为典型的高级氧化技术（AOPs）被广泛应用于水中污染物的去除。传统TiO₂具有诸多优点而成为近年来研究者们关注最广的光催化材料，但其在可见光范围催化性能较低，需要对其进一步加工改性。本文总结了光催化技术的影响因素和对TiO₂的改性研究，以期对毕业设计课题的开展有帮助。

关键词：光催化氧化法；废水处理；TiO₂；改性；

随着我国纺织印染行业的快速发展，印染废水对环境的污染日趋严重，对人们的工作、生活造成了巨大的影响。相关数据表明，目前纺织业废水排放量居于第三位，因其成分多样化，一般含有未反应的燃料、无机盐、助剂和其他有毒有害物质，难以生物降解，成为水体的主要污染源之一。若有色废水直接排入水体，阳光很难穿透水面，水中缺氧导致水中动植物无法正常生长甚至死亡；另外，废水所携带的致病物质通过食物链富集到达人体也会威胁到人类的生命。因此，高效处理印染废水的意义重大。

目前我国印染废水处理回收主要技术主要有物理处理法、化学处理法和生物处理法三大类，化学法中的光催化氧化法作为典型的高级氧化技术（AOPs）被广泛应用于水中污染物的去除。

1 半导体光催化技术

光催化兴起只有短短几十年，直到1972年日本学者Fujishima等报道TiO₂单晶电极能光分解水才有了开创性的进展，从此拉开了多相光催化新时代的序幕。随后，世界范围内掀起了一股研究半导体光催化技术的热潮，半导体光催化技术也逐渐应用到人类实际生活中，如可光降解薄膜、自清洁餐具和衣物、光催化净水器、光催化制氧、光催化还原CO₂等。

• 1. 半导体光催化的基本原理

半导体材料的能带结构是不连续的，由一个充满电子的低能价带（VB）和一个高能导带（CB）构成，价带和导带之间存在一个没有电子的禁带，价带与导带之间的能级差通常被称为禁带宽度（Eg）。

光催化过程可以简化为：①当入射光能量hv不小于禁带宽度Eg时，价带上电子e^- 吸收光能跃迁到导带上，同时价带上产生空穴h ；②产生的e^-、h 在电场或者扩散作用下分别迁移至半导体表面；③具有强还原性的e^- 和具有强氧化性的h 与吸附在半导体表面的O₂或OH^-（H₂O）发生氧化还原反应，生成∙O^2-超氧自由基或∙OH羟基自由基。浙西自由基具有很强的氧化性，可以无选择地与有机污染物反应，矿化成CO₂、H₂O等。

图 1 光催化原理示意图（以TiO₂为例）