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摘要：对不同光催化技术作用原理进行分析，确认光催化处理对染料废水处理效果。
多年以来，染料因其能给各种物质赋予不同的颜色而普遍应用于印刷、纺织和皮革等重要的工业之中。据调查显现，目前全球染料年产量超越700万吨，一切的染料种类曾经超越10万余种，常用染料有2000种以上，而且每年人工合成的新型染料也层出不穷。随着染料新种类的不时呈现。普通而言，运用染料到达需求的染色目的之后，其剩余物质并未经过相应的处置随意丢弃，以至直接污染水体。其中纺织行业所排放的染料废水占52%，占领现有染料废水的一半以上，染色工业占20%，造纸和纸浆工业占12%，制革和涂料工业占7%，染料制造业占9%。
众所周知，染料废水不只仅在感官上产生一定的不适，重要的是燃料废水的毒性可能会危及动物和人类的生命平安。当前，从水体中去除染料分子不只仅成为了一个主要的环境问题，他还会给我们带来一定的应战，假如没有适宜的去除办法，将会对清洁水源形成极大的影响。开发去除效率高且环保友好型资料遭到各界研讨者的普遍关注。在目前的研讨中，有各种各样的办法进行染料工业废水处理，如物理吸附法、物理化学法、高级氧化法和微生物处置法等。这些办法都各有优缺陷，在这些办法中，高级氧化法中的光催化法具有资料添加少，处置效率高且能毁坏染料分子的构造，使得染料废水的毒性降低以至消逝的优点。本文将对光催化法处置染料废水实施综述。
1、染料废水的分类和特性
在日常消费生活中，因染料品种较多造成染料废水品种繁多，去除和可降解水平也不尽相同。依据染料的品种能够把染料废水分为直接染料废水、偶氮染料废水、复原性染料废水、可溶性染料废水、活性染料废水、硫化染料废水、分散性染料废水、金属络合染料废水、媒介染料废水、酞菁染料废水、氧化染料废水和缩聚染料废水。
印染废水具有水质变化大、色度高、碱性大、水量大和可生化性差等特性，是属于较难处置一类废水。染料废水水温普通较高，所以不能直接排入废水处置系统，所以需求先在调理池实施降温冷却后对水量和水质实施相应调理，避免后续水质浮动影响处置效果。
染料是有机芳香族化合物苯环上的氢被卤素、硝基、胺基取代以后生成的芳香族卤化物、芳香族硝基化合物、芳香族胺类化学物、联苯等多苯环取代化合物，生物毒性都较大，有的还是“三致冶物质。废水中有机物含量高，成分复杂，有害物质含量高。普通的酸、碱、盐等物质和肥皂等洗濯剂固然相对无害，但他们对环境仍有一定影响。
2、光催化处置染料废水
光催化技术早在1972年由科学家FujishimaA和HongdaK发现TiO2的这种n型半导体能够光解水产氢，随着时间的推移，光催化应用也越来越普遍，一些学者将其应用于降解污染物上并获得了不错的成果。在光催化降解污染物的开展过程中，紫外光催化因其对太阳光应用率低等缺陷，使得研讨者们把眼光纷繁投向可见光催化降解污染物。
2.1 紫外光催化处置染料废水
在紫外光催化降解染料废水的研讨中，肖同欣等以罗丹明B模仿染料废水并在紫外光下采用TiO2纳米管对其实施光催化降解，研讨并剖析了纳米管的用量，pH和光照条件研讨对降解的影响。路鑫等将商业TiO2纳米颗粒和离子液体实施物理掺杂，构建了具有选择性功用的复合光催化体系，在紫外光的映照下能够完成对染料废水的选择性降解，研讨标明，该复合体系不只能够提升TiO2对阴离子染料的降解效率，还能够抑止对阳离子的降解，20min即可将10mg/L的甲基橙溶液简直完整脱色，并且简直能够完整抑止对阳离子染料的降解，对阴阳离子的回收和别离得到了很好的简化。张一兵团队也将TiO2纳米资料实施了铁掺杂改性，采用水热法制备出复合资料，并对其实施了表征研讨，发现该复合资料中的TiO2为锐钛矿型，是属于三种晶型中光催化性能最好的，形貌为三维花状，是由细小的纳米晶定向汇集而成的。据研讨显现，在紫外光映照下，当铁掺杂量为摩尔分数5%的时分，对1.5g/L茜素红降解率为88.07%，比纯TiO2光催化降解效率提升了40.2%。
对TiO2改性以期提升光催化效率是研讨者们较为等待的，李大军等以盐酸为无机酸，采用原位聚合法制备出不同摩尔比的聚吡咯/二氧化钛复合微球，以亚甲基蓝染料为目的污染物，调查其在紫外光条件下对亚甲基蓝染料(MB)的降解效率，结果标明：制备ppy/TiO2复合微球的最佳条件为摩尔比10：1，投加量为1.5g/L，提升反响温度有利于光催化效率的提升，但对吸附量影响小，在酸性条件下废水中亚甲基蓝的去除效果优于中性和碱性条件下的去除效果，影响要素优化后，经30min吸附和3h紫外光催化处置，MB的去除率可达99.1%，ppy/TiO2复合微球对MB和孔雀石绿这2种离子染料均有较高的去除率，紫外光催化降解MB的反响契合Langmuir-Hinshe lwood动力学模型，复合微球循环运用20次对MB的去除率仍然可到达92.7%以上，阐明ppy/TiO2复合微球有极强的循环稳定性和应用潜力。刘文卿等采用负载型TiO2/ACFs光催化剂在紫外光映照下，处置活性艳红X-3B染料废水，在反响2h条件下去除率可达90%。王斯琪等在刘文卿制备的复合资料根底上负载CdS构成复合半导体资料，将其在紫外光条件下处置孔雀石绿染料废水，结果发现对色度降解97%且COD也降解了88%。
在紫外光条件降落解染料废水的资料也不只仅是TiO2及其复合资料，比方李大军团队以AgNO3、NaHCO3、NaH2PO4和KCl为原料，采用两步法制备了有高活性且性能稳定的AgAgCl/Ag3PO4复合光催化剂，研讨了该催化剂在紫外光下对阳离子染料废水番红花红T(简称ST)降解的催化反响性能。结果发现降解效率可达98%，经过机理实验发现，超氧自在基和羟基自在基是其降解过程中的主要活性物种。曾宝对等以三聚氰胺为前驱体直接热聚合制备石墨相碳化氮(g-C3N4)，应用浓硝酸实施刻蚀，取得硝酸改性g-C3N4。在紫外光条件降落解偏二甲肼废水具有很好效果。
2.2 可见光催化处置染料废水
可见光催化降解污染物是从紫外光演化而来，在可见光催化处理染料废水中，铋系可见光催化剂表现出优良的性能。如张宇团队过水热法制备了不同复合比例的AgVO3/BiVO4复合型光催化剂，以有机染料甲基橙作为目的降解物评价了其光催化活性，当AgVO3与BiVO4的摩尔比为70%时，光催化活性最高且稳定性良好，光照50min对甲基橙降解率高达96.7%，较纯BiVO4提升约86.5%，且该体系中的主要活性氧物质为空穴。由于二者构成了异质结构造，进一步促进了光生电子-空穴的别离，从而提升了光催化活性。卢涛等[20]采用化学沉淀法和水热法制备了BiOCl/SiO2/Fe3O4光催化剂，将该催化剂在可见光条件下去除亚甲基蓝废水，结果标明，该复合资料对10mg/L的亚甲基蓝溶液的脱色率到达93.2%，并且此类复合资料具有便利的可回收性和反复运用性，将是一种较有前景的磁性光催化剂。韩秀萍等采用水热法制备了BiOI/BiVO4复合光催化剂。同样在可将光条件下运用模仿的亚甲基蓝溶液作为目的物，研讨标明，在可见光映照100min时，降解率达81.22%，而相同条件下，BiVO4对亚甲基蓝的降解率仅为33.28%。邹对等采用水热-超声辅助原位法合成了CeBiVO4/Fe3O4复合光催化剂，以亚甲基蓝(MB)为目的降解物，应用单要素变量法调查了催化剂反响条件对光催化性能的影响。结果标明，可见光下反响90min的条件下，对25mg/L的MB降解率达97.3%。
经过研讨者们对资料的改性和修饰，使得TiO2也不只仅在紫外光条件下才干起到降解效果。最近，有研讨标明TiO2在可见光条件下对染料废水也有较好的降解效果。如邓燕萍等采用石墨烯/TiO2复合资料对染料废水实施光催化降解。研讨染料废水初始pH值、初始浓度、催化剂的参加量、不同系列染料(罗丹明B、亚甲基蓝、甲基橙)对石墨烯/TiO2光催化性能的影响，结果标明石墨烯/TiO2光催化降解染料废水在60min内能够完整脱色。任百祥应用水解-共沉淀法制备碳掺杂二氧化钛光催化剂，并应用响应面法评价了钛水比例、煅烧温度、pH值对催化剂性能的影响。发现对甲基橙溶液具有较好的降解效果。
除了较常见的铋系和TiO2催化剂之外，也有一些对染料废水降解较优良的催化剂，如彭慧的团队采用化学沉淀法合成了不同AgI质量比例的AgI/g-C3N4复合资料。在可见光映照下，测试了其光催化氧化降解孔雀石绿(MG)染料的性能。结果标明:制备的AgI/g-C3N4复合资料具有较好的可见光响应性，且对MG具有较高的光催化降解活性。在可见光映照2h，AgI/g-C3N4(20%)投加量为1.0g/L的条件下，对染料废水中质量浓度为10mg/L的MG降解率到达98.8%。
3、光催化处置染料废水的原理
光催化的原理是应用光来激起二氧化钛等化合物半导体，应用它们产生的电子和空穴来参与氧化-复原反响。当能量大于或等于能隙的光映照到半导体纳米粒子上时，其价带中的电子将被激起跃迁到导带，在价带上留下相对稳定的空穴，从而构成电子-空穴对。
经过光照光催化剂使得光生电子空穴对实施重组，或者经过复原溶液中的物质(例如，O2)，能够经过氧化物质(例如，H2O2，有机化合物)和光生电子空肃清光生空穴。这些组合主要造成在TiO2外表构成羟基自在基(·OH)以及超氧自在基阴离子和氢过氧自在基，它们可以毁坏染料分子的有毒构造，使其毒性减轻以至消逝。通常状况下，光催化氧化反响以半导体为催化剂，以光为能量，将有机染料降解为二氧化碳和水。
4、总结
在日常消费生活中，我们离不开染料这种物质，也就一直有染料废水的产生，那么对染料废水的降解也就不断存在，固然研讨者们在这方面曾经获得了相应的成果和提升，但还远远不够。目前，光催化处置染料废水在实践应用过程中依然遭到许多限制，需求研讨出简单易得、高效、环保节约型的光催化剂来处理目前存在的艰难，使得该技术在染料废水降解中可以应用到实践，拓宽推行面，经过不时改善和优化条件，置信在不久的未来，将会发现高效烦琐且环保的光催化资料应用于染料废水处置中。
