1、水和廢水納米水和廢水納米TiO2光催化消毒國外研究進(jìn)光催化消毒國外研究進(jìn)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(qiáng)滅活多種有害微生物能力的特點(diǎn)，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(duì)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(jī)理以及應(yīng)用模型，回顧了其在水處理中的應(yīng)用歷程并展望了其應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：T

2、iO2；光催化消毒；消毒機(jī)理；消毒模型中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：X505文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AResearchprogressofTiO2photocatalyticdisinfectionfwaterwastewaterinFeignAbstract:DuetothesuperiabilityofphotocatalysistoinactivateawiderangeofharmfulmicroganismsTiO2photocat

3、alysisdisinfectionisnontoxicitisbeingexaminedasaviablealternativetotraditionaldisinfectionmethodssuchaschlinationwhichcanproduceharmfulbyproducts.TheadvantagesofTiO2photocatalysiscomparedtootherdisinfectionsmethodswasint

4、roducedinthispaperthenecessityofusingTiO2photocatalysisdisinfectiondisinfectionmechanismthedisinfectionmodelwasmainlyrecommended.Finallyitsapplicationsprospectsinwaterwastewatertreatmentwasreviewed.Keywds:TiO2photocataly

5、sisdisinfectionDisinfectionmechanismDisinfectionmodel0引言引言水傳播病原體對(duì)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(dòng)物、真菌、細(xì)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(huì)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(biāo)。如表1所示。安全水供給的主要目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)并且要強(qiáng)有力的去除水中常規(guī)

6、的和新出現(xiàn)的病原體，同時(shí)要求不能因?yàn)橄竟に嚤旧韼砀嗟膯栴}。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(dāng)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(yīng)用，但消毒過程中會(huì)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(huì)產(chǎn)生醛類，酮類等消毒副產(chǎn)物，同時(shí)臭氧消毒生產(chǎn)臭氧效率低，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)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(duì)操作管理要求高。紫外線消毒占地面積小，殺菌效率高，危險(xiǎn)性小，無二次污染且容易操作，運(yùn)行維修費(fèi)用低，但是紫外線消毒設(shè)備費(fèi)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(yīng)，產(chǎn)生可以滅活微生物和降解有機(jī)污染物的強(qiáng)氧化性物質(zhì)[3]。光催化消毒不用向水中投加化學(xué)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(jì)。光催化消毒是一種高效、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，能夠有效地滅活致病病毒、細(xì)菌和原生動(dòng)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(dá)了傳統(tǒng)化學(xué)消毒的原則[17]。一階反應(yīng)效率可描述為：kNr??這把消毒歸納為兩個(gè)分子的化學(xué)反應(yīng)，在這個(gè)反應(yīng)中微生物變成分子

9、物種。Chick模型是一個(gè)非常簡單的構(gòu)想，但他在使用化學(xué)消毒例如氯，臭氧，氯胺，過氧化氫時(shí)有廣泛應(yīng)用。Wattsetal.用Chick構(gòu)想計(jì)算來自實(shí)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(duì)于間歇系統(tǒng)Chick–Watson模型是：0ktNeN???k是偽動(dòng)力學(xué)常數(shù)，。[]nkkc???Rinc

10、onetal.等證明這個(gè)模型有時(shí)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(yīng)潛在機(jī)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(yuǎn)的結(jié)論和對(duì)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(dòng)力學(xué)而且發(fā)現(xiàn)各種微生物消毒經(jīng)常偏離這個(gè)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(gè)修改，這個(gè)模型在消毒過程中使用時(shí)間滯后參數(shù)用來接近初始滯后相[19]。因?yàn)閠tlag，偽一階再生能力損失被復(fù)制。這個(gè)模型或許可以如下表達(dá)：1)(lagttklagotftetftNNlag?????延遲Chick–Watson模型被研究者用來估計(jì)大腸桿菌和隱孢子蟲光催化滅活CT值。在這兩個(gè)研究中，顯示羥基自由基是主導(dǎo)消毒劑物種，報(bào)道的CT值達(dá)到2log（請(qǐng)核實(shí)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(gè)關(guān)于微生