一、簡述二氧化鈦作為光催化劑降解有機污染物的原理

重金屬對固定化微生物處理電鍍廢水有機物能力的影響

近年來,國內(nèi)外對電鍍廢水處理方法研究甚多,工藝各異,主要有化學(xué)法、電解法、離子交換法、電滲析法、生物法等。與傳統(tǒng)方法相比，生物法處理電鍍廢水不同程度的存在投資小、運行費用低、無二次污染等優(yōu)點，得到較快的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。微生物固定化技術(shù)可以大大提高微生物對有毒物質(zhì)的承受能力，可用于高濃度污染物廢水的生化處理。聚氨酯泡沫體由于具有較好的親水性、孔結(jié)構(gòu)、微生物親和性以及耐生物降解性而被廣泛作為固定化微生物載體（填料）用于廢水的生物處理。電鍍廢水成分復(fù)雜，其主要污染物是鉻、鎳、鋅等重金屬離子、氰化物和 COD。微量重金屬是微生物生命活動所需營養(yǎng)物質(zhì)，但微生物對各種微量重金屬的需要量極少，過量反而會引起毒作用，容易造成出水水質(zhì)的波動。2008 年國家環(huán)保部頒布了《電鍍污染物排放標準》（GB 21900-2008），其中對新建電鍍企業(yè)排放的 COD作出了嚴格規(guī)定，目前，針對電鍍廢水重金屬的處理及回收國內(nèi)外已有大量研究，但對其有機污染物和氨氮的去除研究較少，尤其是廢水重金屬濃度對微生物處理電鍍廢水有機物的影響鮮有報道。本研究在電鍍廢水污泥中分離篩選的復(fù)合功能菌群GW，

對金屬耐受性強的特點。通過與改性聚氨酯泡沫體固定化后，研究了重金屬Cr，Zn濃度對其處理電鍍廢水有機物的影響，并通過逐步提高廢水金屬濃度，探討固定化微生物處理電鍍廢水對重金屬的耐受性，為提高廢水生物處理系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性提供理論基礎(chǔ)。

1 試驗材料與方法

1. 1 試驗材料

1.1.1 GW高效復(fù)合菌劑。從富含重金屬的污泥及廢水中分離的高效菌種8株，含多種酶制劑，微生物含量約1.0×10CFU/g,由廣州發(fā)酵工程技術(shù)研究中心生產(chǎn)提供。

1.1.2 聚氨酯泡沫體。市購聚氨酯泡沫體，干態(tài)密度為30kg/m，通過重鉻酸鉀及雙氧水浸泡改性，提高固定化微生物負載量。

1.1.3 試驗廢水。取自廣州某電鍍企業(yè)水解反應(yīng)池出水，加入少量葡萄糖、尿素、蛋白胨、硫酸亞鐵、磷酸二氫鉀、硫酸銅等作為微生物生長基質(zhì)，作為人工廢水用于菌種的固定及馴化。水質(zhì)指標如表1示。 表1 電鍍廢水水質(zhì)指標

1.2 試驗方法

1.2.1微生物的固定化和馴化

在總體積為10L反應(yīng)器中,加入約30%反應(yīng)器體積的改性聚氨酯載體、一定量的交聯(lián)劑和高效微生物菌群GW，通入30%反應(yīng)器體積的人工廢水和70%體積的自來水,在曝氣條件下進行固定化反應(yīng)。每天更換10%~15%反應(yīng)器中的人工廢水，并補加適量高效微生物菌群及少量無機鹽類。同時,每7天測定微生物負載量。當微生物負載量達到35 mg/g干態(tài)載體，固定化馴化階段結(jié)束。

1.2.2 重金屬濃度對COD及氨氮去除的影響

重金屬鹽溶液的配制:分別以重鉻酸鉀、硫酸鋅配制含一定體積質(zhì)量的Cr，Zn溶液。反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有曝氣頭，均布于生化池底部，用AR-6500型充氧泵(低流量)曝氣，改性聚氨酯填料的載體比例為30%，氣水體積比控制在（6～15）：1 ，測定其進、出水COD、NH-N濃度，試驗重復(fù)3次，以平均去除率反應(yīng)處理效果。

1.2.3 重金屬耐受性試驗

采用循序漸增的方式逐漸提高原水中Cr，Zn金屬離子濃度，分別在第 1，7，14，20，29，42 天開始將原水中 Cu濃度提升至 0. 5，1，2，5，10，15 mg / L，研究固定化微生物重金屬耐受性對廢水有機物處理效果的影響。

關(guān)鍵詞: 電鍍廢水; 固定化微生物; 重金屬; 有機物去除; 耐受性

基本的原理是這樣，光能夠激發(fā)二氧化鈦半導(dǎo)體中的電子，將電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶生成光生電子，而價帶中產(chǎn)生對應(yīng)的光生空穴，電子和空穴分別擴散到半導(dǎo)體表面，在表面與不同的反應(yīng)對象進行反應(yīng)。光生電子具有還原性，空穴具有氧化性，這兩種應(yīng)能可以分別應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。

比如殺菌、降解有機物利用的是氧化性，光分解水制氫氣、光合成等利用的是還原性。

這就是最最基本的光催化原理

針對降解有機物，其實氧化性和還原性都在應(yīng)用，最終將有機物徹底的氧化還原成水和二氧化碳

二、光催化降解污染物一般降解什么？（液相）

染料、表面活性劑、有機鹵化物、農(nóng)藥、油類、氰化物等許多難降解或用其它方法難以去除的有機污染物都能夠通過光催化氧化反應(yīng)有效的降解、脫色、去毒，并最終完全礦化為CO2、H2O及其他無機小分子物質(zhì)

三、二氧化鈦可光催化降解哪些動?xùn)|西

其實在研究中，主要注重的是這種新型催化劑，它在光的激發(fā)下，會表現(xiàn)出較強的氧化還原性，也就是說大部分有機污染物只要具有氧化還原性的都可以降解，但降解的程度可能會有差別，比如他可以降解MTBE，含苯廢水等，

因為二氧化鈦本身只能利用紫外光的部分，所以現(xiàn)在研究摻雜改性的二氧化鈦比較多，這也會是他的降解范圍有所改變

大部分的有機物，可分解為二氧化碳和水

另外可氧化一些有毒的氣體，如一氧化氮，甲醛等

納米TiO2以其無毒，光催化活性高，穩(wěn)定性高，氧化能力強，能耗低，可重復(fù)使用等優(yōu)點而成為最優(yōu)良的光催化材料。

1、有機物的降解

TiO2能有效的將廢水中的有機物降解為TiO2、CO2、PO43-、SO42-、NO3-、鹵素離子等無機小分子，達到完全無機化的目的。染料廢水、農(nóng)藥廢水、表面活性劑、氯代物、氟里昂、含油廢水等都可以被TiO2催化降解。

2、無機廢水的處理

利用二氧化鈦催化劑的強氧化還原能力，可以將污水中汞、鉻、鉛、以及氧化物等降解為無毒物質(zhì)。