固定化 TiO2膜光催化降解苯酚

楊會民,劉冠飛,張電學,吳素霞,常連生

(1河北科技師范學院生命科技學院,河北秦皇島,066600;2中冶京誠(秦皇島)有限責任公司)

納米光催化降解法具有高效、節能、清潔無毒、催化范圍廣等優點,可以有效去除水體中多種有機污染物,在水處理研究領域具有廣闊的應用前景[1]。目前,應用廣泛的半導體光催化劑大都屬于寬禁帶的 N型半導體氧化物,如 TiO2,Fe2O3,ZnO,CdS等 10余種。其中,納米 TiO2因其具有很高的光催化活性、耐酸堿、耐光化學腐蝕、成本低、無毒等特點,成為當前最具有應用潛力的一種光催化劑膜。

苯酚常被用作生產酚醛樹脂、卡普隆和己二酸的原料,也用于塑料和醫藥工業,該物質有機污染濃度大,可生化性差,難以采用傳統的生化法處理。而 TiO2光催化降解反應在常溫常壓下就可以進行,能徹底破壞污染物,并使之完全氧化為 CO2,H2O等無害物質,避免了再次污染,從而凈化了環境。且 TiO2具有高活性、安全無毒、化學性質穩定、難溶、成本低等優點,被許多研究者公認為是在環境治理領域最具開發前途的環保型光催化材料[2]。

TiO2作為光催化劑經歷了由懸浮態向固定態轉化的過程。盡管懸浮態 TiO2催化活性高、氧化能力強,但由于 TiO2粉末極細,易流失,分離回收困難,研究成果難以實現;固定法是將納米 TiO2固定在某一載體上,使催化劑易于回收利用[3～5]。因此,尋求合適的催化劑載體,開發有效的負載技術是實現納米 TiO2光催化劑工業化應用的關鍵[6～8]。筆者采用溶膠-凝膠法,以鈦板為基底材料,制備了納米 TiO2薄膜,并將其應用于處理苯酚廢水,研究了 TiO2膜的最佳制備條件,以及苯酚廢水的光催化降解行為。……