生物炭負載納米TiO?對有機污染物的光催化降解性能研究
一、引言
印染、制藥等行業(yè)廢水中含有大量難降解有機污染物，傳統(tǒng)處理方法難以徹底去除。生物炭負載納米TiO?復合材料因其高比表面積、強吸附能力及優(yōu)異光催化活性，成為近年來高級氧化領域的研究熱點。
二、材料制備與表征
生物炭來源于農(nóng)業(yè)廢棄物（如秸稈、果殼），通過溶膠-凝膠法、浸漬法等方式負載納米TiO?，常見制備步驟包括：
生物質(zhì)熱解制備生物炭；
表面活化與官能團修飾；
TiO?前驅(qū)體浸漬與煅燒；
材料結(jié)構(gòu)與形貌表征（SEM、XRD、FTIR等）。
三、光催化機理與影響因素
該材料通過以下機制實現(xiàn)污染物降解：
光激發(fā)生成電子-空穴對；
表面吸附與界面轉(zhuǎn)移增強反應速率；
自由基鏈式反應促進礦化；
協(xié)同吸附-催化雙重作用提升去除效率。
主要影響因素包括：
光照強度與波長；
催化劑投加量；
pH值；
初始污染物濃度；
共存離子干擾。
四、應用實例分析
某印染企業(yè)采用玉米芯生物炭負載TiO?材料處理酸性紅G廢水，在紫外光照射下COD去除率達92%，TOC去除率為88%，材料可重復使用8次以上，再生后仍保持較高活性。
五、經(jīng)濟性評估與工業(yè)化前景
該類材料成本低廉、環(huán)境友好，適用于：
印染廢水深度處理；
醫(yī)藥中間體廢水預處理；
中小型污水處理站。
未來可通過規(guī)?；苽涔に囬_發(fā)提升其市場競爭力。
六、未來發(fā)展方向
開發(fā)可見光響應型改性TiO?材料；
探索固定床光催化反應器用于連續(xù)運行；
結(jié)合AI模型預測最佳運行條件；
推動該材料在市政污水處理中的應用；
構(gòu)建吸附-催化一體化多功能材料體系。
