二氧化鈦光催化氧化處理煉油廢水概述

李娜++劉燕++李國(guó)德++武士威++辛士剛++楊靜瑜++賀海升++張克

摘 要：由于二氧化鈦光催化氧化技術(shù)具有能耗低，易操作，無二次污染，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢(shì)，其在污水處理領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注，文章簡(jiǎn)要介紹了二氧化鈦光催化氧化的基本原理，概括論述了二氧化鈦光催化劑提高活性的方法以及二氧化鈦光催化氧化處理煉油廢水的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：二氧化鈦；光催化氧化；煉油廢水

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）27-0028-02

光催化技術(shù)是從20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的，并被廣泛應(yīng)用于污水處理。光催化氧化半導(dǎo)體催化劑中的二氧化鈦活性高，對(duì)人體無害，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，成本低廉，無二次污染，得到了廣泛的應(yīng)用[1-2]。

1 二氧化鈦光催化基本原理

二氧化鈦光催化氧化基本原理如圖1所示。反應(yīng)過程如下[3]：

2 二氧化鈦光催化劑提高活性方法研究

韓婷等[4]對(duì)生物質(zhì)氮磷自摻雜二氧化鈦的制備和表征進(jìn)行了研究，通過系列實(shí)驗(yàn)得到了氮磷摻雜二氧化鈦，通過催化劑表征，表明其為單相銳鈦礦結(jié)構(gòu)的二氧化鈦，光催化降解實(shí)驗(yàn)表明其催化和降解污染物的速率是未摻雜二氧化鈦的1.4倍。提高了二氧化鈦光催化劑的催化活性。

郭思瑤[5]采用高壓水熱合成和溶膠凝膠兩種方法對(duì)二氧化鈦進(jìn)行磷摻雜的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明磷摻雜能夠大幅度提高二氧化鈦的光催化活性，水熱合成法為最佳方法。并且郭思瑤采用水熱法分別合成了氮摻雜，氮硫共摻雜和氮磷共摻雜二氧化鈦光催化劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明氮磷共摻雜的二氧化鈦的光催化性能最高。

趙天行[6]分別對(duì)二氧化鈦的鐵和氮摻雜進(jìn)行了研究，通過催化劑表征及系列實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明摻雜后的二氧化鈦活性得到了很大幅度的提高。

梁春華[7]對(duì)鉺摻雜的二氧化鈦進(jìn)行了研究，研究了不同鉺摻雜量，不同二氧化鈦量，不同pH等條件對(duì)催化劑活性的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過摻雜鉺明顯提高了二氧化鈦光催化劑的活性，二氧化鈦用量為0.6g/L時(shí)對(duì)甲胺農(nóng)藥處理效果較好，最佳鉺摻雜量為1.2%。

3 二氧化鈦光催化氧化處理煉油廢水國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

牛顯春等[8-9]采用溶膠-凝膠法制備了納米Fe3+/TiO2光催化劑以及采用溶膠凝膠法制備在玻璃上負(fù)載納米La3+-TiO2薄膜，并利用其對(duì)煉油廢水的處理進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米Fe3+/TiO2光催化劑比純二氧化鈦光催化劑具有更好的處理效果，其對(duì)煉油廢水中酚的去除率達(dá)到了75%；實(shí)驗(yàn)所得La3+-TiO2薄膜含有Ti-O-Ti結(jié)構(gòu)，平均粒徑為11.2nm，對(duì)煉油廢水的COD去除率為77%。

周建敏等[10]對(duì)納米TiO2光催化處理煉油廢水進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，pH值為7-8時(shí)，納米TiO2光催化劑的最佳用量為2.5g/L，對(duì)COD和氨氮的去除率分別為55.1%、55%。

周建敏等[11]采用Yb-La共摻雜TiO2對(duì)煉油廢水進(jìn)行了光催化降解研究，實(shí)驗(yàn)最佳運(yùn)行條件為催化劑用量4.0g/L，系統(tǒng)pH=5，紫外光照時(shí)間為3h，煉油廢水COD去除率為90.9%。光催化降解反應(yīng)符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。鑭鐿共摻雜TiO2具有協(xié)同效應(yīng)，降低了顆粒粒徑，增大了比表面積，提高了催化劑的活性。

代迅[12]采用二氧化鈦光催化對(duì)油頁巖干餾廢水的處理進(jìn)行了研究，研究了反應(yīng)時(shí)間、催化劑加入量、光強(qiáng)度及溶液酸堿度等影響因素，得出了有利于光催化反應(yīng)的催化劑加入的最佳濃度、溶液最佳的pH值及苯酚的轉(zhuǎn)化率與光照時(shí)間、光照強(qiáng)度的關(guān)系。

羅健生[13]分別采用有機(jī)鈦和無機(jī)鈦為原料制備了二氧化鈦光催化劑，對(duì)如何提高催化劑活性進(jìn)行了研究，并對(duì)煉油廢水的處理進(jìn)行了研究，取得了較好的處理效果。

4 結(jié)束語

二氧化鈦光催化氧化處理污水具有能耗低，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣等諸多優(yōu)勢(shì)，受到了環(huán)保領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。隨著對(duì)光催化劑改性，負(fù)載等方面的研究以及表征手段的不斷涌現(xiàn)，二氧化鈦光催化氧化技術(shù)在水處理領(lǐng)域必將有著更為廣闊的應(yīng)用前景和更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊連利，張衛(wèi)紅，郭乃妮.光催化材料在有機(jī)污染物處理中的研究進(jìn)展[J].咸陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，31（4）：59-63.

[2]黨娟華.二氧化鈦光催化氧化研究進(jìn)展[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，

2006，16（1）：41-43.

[3]宋曰超.改性TiO2催化劑制備及可見光光催化性能研究[D].河北科技大學(xué)，2015.

[4]韓婷，姚煒，張豪杰，等.生物質(zhì)氮磷自摻雜二氧化鈦的制備和表征[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，32（1）：56-59.

[5]郭思瑤.氮磷摻雜二氧化鈦光催化劑的改性研究[D].東北林業(yè)大學(xué)，2011.

[6]趙天行.光催化劑二氧化鈦的摻雜改性研究[D].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2014.

[7]梁春華.鉺摻雜二氧化鈦光催化降解甲胺磷農(nóng)藥的研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2012，34（5）：536-539.

[8]姜洪雷，張旋.固定化二氧化鈦光催化氧化研究進(jìn)展[J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，17（4）：63-66.

[9]牛顯春，周建敏，伍尚晃.納米Fe3+/TiO2光催化降解含酚煉油廢水[J].石油化工，2009，38（11）：1239-1244.

[10]牛顯春，周建敏，伍尚晃.納米La3+-TiO2薄膜制備及其處理含堿煉油廢水[J].水處理技術(shù)，2010，36（2）：60-63.

[11]周建敏，牛顯春，熊德琴，等.納米TiO2光催化法處理煉油廢水的研究[J].工業(yè)用水與廢水，2006，37（6）：39-41.

[12]周建敏，徐韋韋，葉麗宜.Yb-La共摻雜TiO2光催化降解煉油廢水[J].石油化工，2013，42（1）：91-94.

[13]代迅.TiO2光催化處理油頁巖干餾污水的研究[D].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)，2012.

[14]羅健生.光催化氧化處理有機(jī)污染廢水研究[D].西南石油學(xué)院，2003.endprint