废水处理中的TiO_2光催化反应

废水处理中的 TiO_2光催化反应

王超

南京国环科技股份有限公司 江苏 南京 210018

摘要：本文将详细介绍TiO₂光催化反应的试验机理，通过专业的研究与调查，精准找出TiO₂光催化反应在废水处理中的实际应用，如科学处理无机污染物、合理优化农药废水、完善染料废水的处理及适时分离污染物内的重金属等，从而有效增强废水处理效果。

关键词：TiO₂光催化反应；废水处理；染料废水

引言：随着TiO₂光催化反应可精准分解水内的氧与氢后，该类光催化剂就引发了人们的关注，TiO₂在具体应用中带有二次污染少、成本低与催化活性高等优势，其会在水中适时分解污染物，相关人员可将该项技术应用在污染物的分解中，有效缩减污染物的污染范围，保障分解效果。

1TiO₂光催化反应的试验机理

一般来讲，在实际应用TiO₂光催化反应期间，TiO₂内部的晶型包含板钛矿、金红石矿与锐钛矿等，根据其内部活性指数推论，锐钛矿的活性指数最高，而依照其具体的反应可推论出当TiO₂内的颗粒缩小时，其内部的氧化活性则会逐步提升。在TiO₂遭受能量较高的光照射时，其内部的电子会适时吸收光能，再将其带入到导带内，增强该类电子的活力，也会在该类价带中留有正电荷空穴，电子活力与正电荷空穴分别用e^-与h⁺表示，其生成的电子与空穴将在特定入射光的作用中产生迁移，在部分向内合并以后即消失，部分向外迁移后到达催化剂表面可参与具体的反应。基于高能电子带有极强的还原能力，在与氧气融合以后会根据其形成的化学反应而生成自由基，正电荷空穴也带有一定的氧化能力，在进行化学反应时会依附在TiO₂表面，根据氢氧形成的化学反应也会生成自由基，其化学反应的具体公式为：TiO₂+hv--h⁺+e^-、h⁺+H₂O--H⁺+HO、OH^-+h⁺--OH、e^-+O₂--O₂^-、O₂^-+H⁺--HO₂^-、2HO₂--O₂+H₂O₂、H₂O₂+O₂--HO+OH^-+O₂，在掌握该公式内部的具体反应后，技术人员应适时了解该自由基的内部特性，即强氧化性，其内部的氧化能力会超出当前社会中较常见的氧化剂，利用TiO₂光催化反应可高效完成多种污染物的降解工作^[1]。

2TiO₂光催化反应在废水处理中的实际应用

2.1科学处理无机污染物

在当前的TiO₂光催化反应中，技术人员可利用该反应来处理废水中的无机污染物。一般来讲，TiO₂光催化反应可高效降解有机污染物与无机污染物，其基本作用原理为借助TiO₂光催化反应将污染物内的无机离子适时降解，并透过该项反应收回更多的贵金属，相较于有机污染物的分解，该类分解多依赖于催化剂降解中的光还原反应，提升污染物回收利用的价值。例如，某化工厂在处理含氰废水的过程中，相关人员采用了适宜的TiO₂光催化反应，其利用该催化反应将废水中的CN^-分解为OCN^-，再透过合适的反应将其分解成NO^-₃、N₂与CO₂，在完成降解反应后，技术人员可适时看出其内部的污染物离开该废水，提升废水处理的科学性。值得一提的是，在实行TiO₂光催化反应的实践中，还可适时强化CN^-的分离过程，明确其在分解后生成CO₂与NH₃的过程，适时优化该过程中的各项环节，有效增强其催化反应处理的科学性。在应用TiO₂光催化反应时，技术人员多将该反应放置到废水处理内，该类反应不但能高效还原镀液内的贵金属，还能适时消减废水内部的污染物，切实改善此前的环境污染现象，为多种化工企业的发展奠定适宜基础。值得一提的是，相较于有机污染物的处理，虽然TiO₂光催化反应对无机污染物的处理次数较少，但该类催化反应仍能取得较佳效果。

2.2合理优化农药废水

在实行废水处理的过程中，基于农药废水的污染程度较大，技术人员可将TiO₂光催化反应放置到该类废水处理内，提升废水处置效果。一般来讲，农药废水带有危害范围广、成分复杂与毒性大等特征，由于其会在水体内部的停留时间较长，若采用普通分解法极难将该类污染物去除，因而在处理农药废水时可采用TiO₂光催化反应。针对TiO₂光催化反应而言，其主要的应用优势为在进行药物处理的过程中其生成的中间位置不会带有过大毒性，在处理该项废水生物时，该生物表面残留的农药也会给部分微生物带去些许的毒害作用，降低对该类生物的处理效果，因而在实行废水处理前需将该生物体内的农药适时剥离，而使用TiO₂光催化反应则能达到该类效果。在使用TiO₂光催化反应处理农药废水的过程中，技术人员需将反应时间控制在40min左右，利用该反应内部的活性炭来完成对应的农药降解工作，适时增强该类有毒物质的降解效果。从农药废水中的内部含量上看，TiO₂光催化反应在初始阶段时会快速分离该废水中的有毒物质，经过一段时间的反应后，其有毒物质的毒素将逐渐缩减，逐渐达到可控范围中，增强该废水处理的科学性^[2]。

2.3完善染料废水的处理

与农药废水相比，染料废水也带有极强的污染性、危险性，技术人员仍应找寻适宜的废水处理技术，利用科学性较强的废水处理手段来改善染料废水的整体质量。具体来看，在专业人员看来，染料废水的可生化性差、毒性强、内部成分复杂，多数染料废水内的有机物质还带有极强的致命性，要利用适宜手段来遏制该类废水内的毒性，在该类废水的处理中使用TiO₂光催化反应可取得较佳效果。在应用TiO₂光催化反应的过程中，相关人员可运用该项反应精准探测出染料废水的毒性指标，借助酸碱试纸来考察该反应内的毒性释放情况，该反应时间可持续在3h左右，在完成染料废水内的水体与毒性分隔后，可适时查看其具体的降解效率，一般来讲，其整体的降解率可在95%左右。此外，在处理染料废水期间，技术人员还要运用TiO₂光催化反应来检查该染料的脱色情况，在使用该项催化反应后，经过一段时间的光照观察后，其脱色率可达到97.12%，也就是说，运用该项催化反应方式可适时增强染料处理效果，并借用生化法、膜分离法与电化学法来完成适宜耦合，有效缩减该类废水的处理成本，增进有毒物质的处理质量。

2.4适时分离污染物内的重金属

一方面，在使用TiO₂光催化反应期间，技术人员可利用该项反应精准分离污染物内的重金属。一般来讲，在处理废水污染的过程中，其内部多含有重金属物质，而分离该类金属则成为影响该污染处理效果的关键因素。针对废水污染物内的Au、Pd、Pt、Ag等重金属而言，其作用在废水深层且较难消除，相关人员在使用TiO₂光催化反应后，会有效分离该类物质内的电子空穴，在缩减TiO₂带隙能的同时，会吸收更多波长较长的光，为该类重金属的沉淀与分离打下较好基础。针对TiO₂光催化反应的具体过程来说，当其作用在废水污染物内时，会适时完成重金属的剥离并高效完成对其的降解。另一方面，废水污染物内的重金属带有较强的毒性，在剥离该类金属时，技术人员需使用合适的方式缩减该金属内部的毒性，而TiO₂光催化反应则较好地适应在该项物质处理中。比如，在实行TiO₂光催化反应期间，TiO₂可高效融入到污染物内的重金属中，适时改善其内部物质的性质，即利用该项反应来逐渐削减废水内的重金属含量，有效增强该类废水处理水平，强化化工废水的处理效果。

总结：综上所述，在应用TiO₂光催化反应的过程中，相关人员应利用其催化反应的质量来提升污染物的处理效果，借助该反应中适宜的降解优势可高效处理废水中的污染物，改善废水质量，为此后的催化剂选择提供数据支撑，促进化工行业的发展水平。

参考文献：

[1]杨谨如,刘永红,党康,等.TiO_2光催化技术机理及在印染废水处理中的研究进展[J].应用化工,2020,49(07):1813-1817.

[2]吴开霞,方云龙,王博.TiO_2光催化效率影响因素及应用[J].西华大学学报(自然科学版),2018,37(05):36-40.