TiO2-CdS复合光催化剂的制备及光催化性能的研究
第一章 绪论
1.1废水中有机染料概述
有机染料等含氮有机废水是较常见的工业废水。在环境工程领域经常根据染料分子在水溶液中解离出来的离子态而分为：阴离子染料，如酸性染料；阳离子染料，如碱性染料；非离子型染料，如分散染料。目前，通常采用活性炭吸附等物理化学技术、生化法和氧化法处理此类废水。但物化法的缺点是工艺流程复杂、费用昂贵、吸附剂再生困难、降解不彻底、容易产生二次污染等,传统生物法难以彻底处理此类废水。[[1]]
染料废水具有色度大、化学需氧量(COD)浓度高、毒性强、可生化性差、难以脱色等特点，是一种成分复杂又难以处理的工业有机废水，也是国内外环保领域急待解决的难题。因此，研究高浓度有机染料废水的处理方法，对防止印染工业的环境污染、保护人类生态环境具有非常重要的意义。[[2]]
1.1.1有机染料的危害
近年来，工业的不断发展和人类生活水平不断提高，给我们的生存环境带来了不容忽视的污染，这些污染不仅会危害人类的健康，而且还严重影响其它动、植物的生存和生长。而这些污染中以有机染料污染的水体污染最为严重，有机染料广泛应用于纺织、印染、涂层、医药等行业，在这些工业生产过程中有10%~15%的有机染料随工业废水排放到周围的水体、土壤及大气中。而最常见的有机染料之一是偶氮染料(含有偶氮基-N=N-)。据统计，全世界有超过60万吨/年的染料排放到环境中，其中80%以上是偶氮染料，由于它们的高色度，高化学需氧量（CODcr），高毒性，复杂的组成，稳定的化学性质以及难于分解的特性，这些有机染料会对人类，甚至对水，土壤和大气中的整个生态系统造成严重伤害。例如:偶氮染料属于三致的毒害物质(致癌、致畸、致突变)，己被证实能够导致人类膀肌癌、脾脏瘤、肝癌、动物的核酸异常以及哺乳动物的染色体变异等多种疾病。《2013中国环境状况公报》，全国环境质量状况有所改善，但生态环境保护形势依然严峻，化学需氧量排放总量为2352.7万吨，水环境质量不容乐观。因此，保护水资源与水生态系统健康，解决有机染料带来的环境污染，刻不容缓。[[3]]
1.1.2有机染料中有机污染物的处理方法及用途
鉴于有机染料的各种危害，以及难降解、高毒性等特点，人们不断寻求更高效、更经济、更环保的治理方法来解决这一历史性难题。目前，工业废水（特别是含有机染料废水）的处理方法主要包括生化法，吸附法，絮凝沉淀法，膜过滤法，离子交换法，化学沉淀法，电化学法，化学氧化法和光催化法、氧化法。在这些处理方法中，吸附法、絮凝沉淀法、膜过滤法等许多传统方法都存在着不同程度的缺陷，限制了他们的实际应用，例如:这些方法是将有害物质富集或从一个相转移到另一个相，这些污染物并没有完全被消除，且二次污染问题严重。然而，半导体光催化氧化法是利用光催化剂在光照条件下生成一系列具有强氧化能力的空穴和自由基，进一步发生氧化分解反应使有机物污染物降解为CO2和H20等无机物，从而达到对有机物的彻底氧化分解，其具有操作简单，高效率，低能耗，普适性好等诸多优点，最重要的是，半导体光催化氧化法直接利用太阳光能狗把有害污染物完全降解成为无毒物质，且没有二次污染，还可以循环利用。因此，节能与高效相结合半导体光催化氧化法在有机染料污水处理、环境治理领域跻身前列，备受关注和认可。3处理后的有机废水还可用于造纸施胶、糖液精制、医药精制、水泥速凝、作为催化剂载体或化妆品原料等。
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