关于多相光催化氧化的理论与实践发展

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　　摘 要：工业的快速发展使得污水处理逐渐成为工业领域中的要点问题。基于此，本文主要针对新型污水处理技术—多相光催化氧化展开理论分析；并分别从焦化废水处理方面、造纸污水处理方面以及制浆废液资源化利用方面，细化阐述多相光催化氧化技术在污水处理中的实践应用，以期为这一新兴技术的普及推广提供参考。
　　关键词：多相光催化氧化；焦化废水；造纸污水
　　近年来，随着人们环保意识的不断深化，工业污水处理逐渐成为人们的关注重点之一。采用传统污水处理技术处理污水，耗时较长，且难以于单次处理后获得无毒性、无污染的产物。而多相光催化氧化技术则在污水处理方面具有明显优势。因此，分析多相光催化氧化技术在污水处理中的实践应用具有一定的必要性。
　　1 多相光催化氧化的理论分析
　　多相光催化氧化技术的原理为：于被污染液体中混入适量光敏半导体材料，将其置于由光线照射（能量参数固定）的环境下，被污染液体中的光敏半导体可在光线的影响下形成电子—空穴对，此时，附着于半导体表面的污染物分子可快速接受光敏半导体激发出的电子—空穴对，与其发生氧化还原反应，将污染物转化成毒性较小或无毒的产物。这种污染物处理技术属于一种水处理方法。
　　在实践污水处理中，多相光催化氧化技术形成的产物类型主要与光线条件有关。如将污水及半导体光催化剂构成的水体系置于紫外光条件下，在多相光影响下，发挥催化剂作用的半导体可快速促使污水中的各种有机污染物发生非选择性氧化降解反应，并经矿化机制进一步提高污水中污染物的去除率，引导其生成水、二氧化碳等相关无机小分子化合物，进而实现保护环境目的。
　　2 多相光催化氧化的实践应用
　　这里主要从以下几方面入手，针对多相光催化氧化的实践应用进行分析和研究：
　　2.1 焦化废水处理方面
　　从焦化厂的生产工艺来看，二沉池废水是其工业生产所形成污染物的主要构成。为了提高焦化厂的废水处理质量，可将多相光催化氧化法用于焦化废水的处理工作中。具体流程为：设置二氧化钛投加量、30%过氧化氢投加量分别为200mg/L、0.5g/L，多相光氧化催化反应前的pH值调至3.0水平，光照时间设置为1.5小时。事实上，焦化废水中的污染物以COD为主，按照上述工艺以多相光催化氧化技术进行处理后，焦化废水中的COD去除率可达到84%以上，且整个污水处理过程不会形成其他污染物。由此可认为，多相光催化氧化技术适用于焦化厂的二沉池废水处理工作。
　　2.2 造纸污水处理方面
　　除了上述方向外，多相光催化氧化技术还可被应用于造纸污水的处理工作中。为了保障造纸污水的处理效果，在引入这种新型处理技术前，可预先采用三元复合聚絮工艺完成造纸污水的预处理。获得处理后的造纸污水后，可分别将0.05%纳米TiO2及铝蜂窝网作为光催化剂、光电催化的电极材料，设置偏电压参数为0.8V，选用0.5g/L无水硫酸钠、2mL/L过氧化氢分别作为多相光催化氧化处理的电解质及供氧材料，按照对电解连接负极、光电工作电极连接直流电源正极模式，即可实现造纸污水的净化处理。从应用效果来看，相对于传统污水处理技术而言，基于多相光催化氧化技术的造纸污水处理在处理效率、净化效果等方面均表现出了较为明显的优势。
　　2.3 制浆废液资源化利用方面
　　硫酸盐浆木质素的光催化降解时发现，木质素是经酚衍生物的脱氢二聚体（构成木质素的主要结构单元）、醇和一系列有机酸等中间物质最后才氧化成二氧化碳、水等产物。通过对经稀释的制浆废液的纳米晶半导体光催化降解流程的分析可知，这一降解流程具有典型的高效性特征。在此过程中，制浆废液中的木质素被氧化成一系列中间产物，逐步被多相光催化氧化技术降解处理，而当整个降解流程结束后，制浆废液中的所有木质素全部降解完成。这一特征为制浆废液多相光催化氧化处理的资源化利用提供了良好的前提：在分解过程中，如采用适宜方法使之停留在合适的阶段，就有可能获得所想要的東西。此外，半导体光催化氧化技术在处理制浆废液中木质素这一主要污染物的过程中，可生成香兰素等大量有用的小分子有机化合物。香兰素（3-甲氧基-4-羟基苯甲醛），属于香料工业中产量最大的品种，是人们普遍喜爱的奶油香草香精的主要成分。其用途十分广泛，如在食品、日化、烟草工业中作为香原料、矫味剂或定香剂，其中糕点、饼干、糖果等食品领域的用量较大。
　　3 结论
　　综上所述，于污水处理中推广多相光催化氧化技术具有一定的现实意义。为了实现上述目的，可在充分掌握多相光催化氧化技术原理的基础上，根据污水处理要求，合理发挥多相光催化氧化技术的价值。此外，在后续污水处理工作中，还应进一步挖掘多相光催化氧化技术的价值，以促进污水处理效果的改善。
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　　作者简介：
　　顾婉娜，女，籍贯：辽宁省锦州市，民族：汉族，职称：实验师，学历：硕士研究生，研究方向：无机化学。
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