水和廢水納米tio2光催化消毒國外研究進展

1、水和廢水納米水和廢水納米TiO2光催化消毒國外研究進光催化消毒國外研究進展摘要摘要：由于TiO2光催化消毒技術(shù)具有無毒，廣譜性殺菌和超強滅活多種有害微生物能力的特點，光催化作用被用作替代能產(chǎn)生有害消毒副產(chǎn)物的傳統(tǒng)消毒方法，例如氯消毒的替代技術(shù)。本文闡述了TiO2光催化消毒技術(shù)相對其他消毒技術(shù)在水處理消毒中的優(yōu)勢，主要論述了TiO2光催化消毒的必要性，消毒機理以及應用模型，回顧了其在水處理中的應用歷程并展望了其應用前景。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：T

2、iO2；光催化消毒；消毒機理；消毒模型中圖分類號：中圖分類號：X505文獻標識碼：文獻標識碼：AResearchprogressofTiO2photocatalyticdisinfectionfwaterwastewaterinFeignAbstract:DuetothesuperiabilityofphotocatalysistoinactivateawiderangeofharmfulmicroganismsTiO2photocat

3、alysisdisinfectionisnontoxicitisbeingexaminedasaviablealternativetotraditionaldisinfectionmethodssuchaschlinationwhichcanproduceharmfulbyproducts.TheadvantagesofTiO2photocatalysiscomparedtootherdisinfectionsmethodswasint

4、roducedinthispaperthenecessityofusingTiO2photocatalysisdisinfectiondisinfectionmechanismthedisinfectionmodelwasmainlyrecommended.Finallyitsapplicationsprospectsinwaterwastewatertreatmentwasreviewed.Keywds:TiO2photocataly

5、sisdisinfectionDisinfectionmechanismDisinfectionmodel0引言引言水傳播病原體對公眾健康具有破壞性作用，是引起疾病的主要原因，這些傳染源包括蠕蟲、原生動物、真菌、細菌、立克次體族、病毒和朊病毒。雖然一些傳染源可被根除或減少，但新的傳染源仍會繼續(xù)出現(xiàn)，因此水消毒變的越來越具有挑戰(zhàn)性。許多國家和地區(qū)制定了城市污水消毒的消毒指標。如表1所示。安全水供給的主要目標是經(jīng)濟并且要強有力的去除水中常規(guī)

6、的和新出現(xiàn)的病原體，同時要求不能因為消毒工藝本身帶來更多的問題。在目前的污廢水消毒中使用的消毒技術(shù)主要有：氯消毒，臭氧消毒，二氧化氯消毒，紫外線消毒，光催化消毒。其中氯消毒是當今國內(nèi)消毒技術(shù)中最常采用的。氯消毒殺菌廣譜、有效，所以在飲用水處理中廣泛應用，但消毒過程中會產(chǎn)生氯仿，次氯酸等副產(chǎn)物。臭氧消毒效率高，可是臭氧消毒會產(chǎn)生醛類，酮類等消毒副產(chǎn)物，同時臭氧消毒生產(chǎn)臭氧效率低，運行維護費用高。二氧化氯消毒不產(chǎn)生“三致”物質(zhì)，但只能現(xiàn)場生

7、產(chǎn)制備使用，并且對操作管理要求高。紫外線消毒占地面積小，殺菌效率高，危險性小，無二次污染且容易操作，運行維修費用低，但是紫外線消毒設(shè)備費用高，受水質(zhì)水量影響大。在紫外線照射下ZnS、CdS等金屬硫化物或者TiO2、ZrO2、Zn0等金屬氧化物[2]可以發(fā)生光催化反應，產(chǎn)生可以滅活微生物和降解有機污染物的強氧化性物質(zhì)[3]。光催化消毒不用向水中投加化學藥劑，沒有消毒副產(chǎn)物產(chǎn)生。在特定條件下還可以用太陽光代替紫外光為光源[45]，比紫外線消

8、毒效率更高，更加經(jīng)濟。光催化消毒是一種高效、安全、環(huán)保、經(jīng)濟的技術(shù)，能夠有效地滅活致病病毒、細菌和原生動物，受水體的溫度、pH值影響很小。因此，在凈水、污水、回用水和工業(yè)水的消毒處理中，逐漸發(fā)展成為一種最有效的消毒技術(shù)，并顯示了很好的市場潛力。2光催化消毒模型光催化消毒模型2.1Chick模型模型Chick的敘述表達了傳統(tǒng)化學消毒的原則[17]。一階反應效率可描述為：kNr??這把消毒歸納為兩個分子的化學反應，在這個反應中微生物變成分子

9、物種。Chick模型是一個非常簡單的構(gòu)想，但他在使用化學消毒例如氯，臭氧，氯胺，過氧化氫時有廣泛應用。Wattsetal.用Chick構(gòu)想計算來自實際二沉池污水出水的病毒和大腸菌群光催化滅活消毒效率常數(shù)。2.2Chick–Watson模型模型Chick–Watson模型把CT產(chǎn)物歸納到Chick規(guī)律[18]。假設(shè)沒有消毒需求，那么對于間歇系統(tǒng)Chick–Watson模型是：0ktNeN???k是偽動力學常數(shù)，。[]nkkc???Rinc

10、onetal.等證明這個模型有時可以滿足光催化滅活觀測數(shù)據(jù)，即使假設(shè)可能沒有反應潛在機理。其他研究者已經(jīng)訴諸模型調(diào)整?；贑hick規(guī)律的主要模型優(yōu)勢就是簡單。然而得出深遠的結(jié)論和對比基于Chick–Watson模型的不同研究很難。首先，Chick規(guī)律假設(shè)一階動力學而且發(fā)現(xiàn)各種微生物消毒經(jīng)常偏離這個假設(shè)。其次，沒有物理意義的常數(shù)經(jīng)常用來使模型滿足觀察數(shù)據(jù)。2.3延遲延遲Chick–Watson模型模型延遲Chick–Watson模型是一

11、個修改，這個模型在消毒過程中使用時間滯后參數(shù)用來接近初始滯后相[19]。因為ttlag，偽一階再生能力損失被復制。這個模型或許可以如下表達：1)(lagttklagotftetftNNlag?????延遲Chick–Watson模型被研究者用來估計大腸桿菌和隱孢子蟲光催化滅活CT值。在這兩個研究中，顯示羥基自由基是主導消毒劑物種，報道的CT值達到2log（請核實一下）滅活。2.4高階模型表現(xiàn)高階模型表現(xiàn)1972高階模型表現(xiàn)了一個關(guān)于微生