中　国　造　纸　学　报

Vol

23, No

1, 2008

Transactions of China Pulp and Paper

　收稿日期

: 2007

　作者简介

陈国宁

男

;

在读博士研究生

;

主要研究方向

造纸工业废水处理。

3 通讯联系人

王双飞

, E

mail: wangsf@ gxu

edu

光催化处理造纸废水的研究进展

陈国宁　梁欣泉　张晓鹤　王双飞

(

广西大学轻工与食品工程学院

广西南宁

, 530004)

摘　要

综述了光催化技术在造纸废水处理方面的研究进展

总结了影响光催化反应的主要因素

介绍了造纸废水模型物的研究情

况及不同光催化反应体系的自由基产生机理

并对光催化处理造纸废水的工业化应用提出展望。

关键词

光催化

;

造纸废水

;

黑液

;

漂白废水

;

氯酚

中图分类号

: X793

　　　　文献标识码

: A

　　　　文章编号

: 1000

6482 ( 2008) 01

00101

　　造纸工业废水排放量大 , 废水中含有大量的纤维

素、木素和各种化学药品 , 耗氧量大 , 是环境的主要
污染源之一。造纸废水处理成为工业废水处理的重点

和难点 , 国内外关于造纸工业废水处理新技术的研究
不断涌现出来 , 其中光催化高级氧化技术是目前研究
的一个热点。

1　光催化技术概述

光催化是一种高级氧化技术 , 它采用半导体材料

作为催化剂 , 当能量相当于半导体禁带宽度的光照射
到催化剂表面时 , 就会激发半导体内的电子从价带

( valence band ) 跃迁至导带

( conduction band ) , 形

成具有很强活性的电子

2空穴对 , 并进一步诱导一系

列氧化还原反应 , 从而达到去除污染物的目的。目
前 , 大多数光催化剂为半导体材料 , 常见的有 TiO

、

ZnO、 CdS、WO

、 Fe

、 PbS、 SnO

、 InO

、 ZnS、

SrTiO

、LaCoO

、 SiO

等十几种 , 按成分可分为氧化

物光催化剂 (如 TiO

、 ZnO ) 、硫化物光催化剂 (如

CdS、 ZnS ) 和复合氧化物光催化剂

(如 SrTiO

、

LaCoO

) 。在众多光催化剂中 , 由于 TiO

具有良好的

化学、生物和光稳定性 , 且没有毒性、催化活性高、
价格合理、使用寿命长 , 被公认为是最佳的光催化
剂。 TiO

是一种半导体金属氧化物 , 其晶型主要有

锐钛矿型和金红石型 , 其中锐钛矿型的催化活性较
高。但 B ickley等人

[ 1 ]

研究发现 , 具有高催化活性的

TiO

多数为锐钛矿和金红石型的混合物 , 生长在锐

钛矿型晶体表面的金红石型结晶薄膜能有效地促进锐

钛矿型晶体中光生电子和空穴电荷的分离 , 提高锐钛

矿型 TiO

的活性。

2　光催化技术在造纸废水处理中的应用

11　黑液处理

造纸黑液中有机物一般占 65% ～70% , 无机物

占 30% ～35%。草浆黑液由于存在黏度过大、蒸发
难、燃烧值低及硅干扰等诸多问题 , 使其回收的难度
大、效率低。光催化技术可以将草浆黑液中的大部分

有机物氧化降解 , 甚至完全降解 , 只剩下绝大部分无
机物 , 彻底解决草浆黑液污染的问题。

黎秉环等人

[ 2 ]

采用高温热处理的 TiO

光催化处

理黑液和漂白介质 , 光催化反应对黑液的色度和

COD 去除效果显著 , 同时对次氯酸盐漂白产生的有

机氯有除毒净化的作用。 ZnO 作为另一种重要的光催
化剂 , 对处理黑液的作用是显著的 , Jorge V illasefin

～

等人

[ 3 ]

研究了 ZnO 光催化处理硫酸盐法制浆黑液 ,

发现反应速率与温度保持良好的线性关系 , 反应过程
中与温度存在依赖关系的吸收、解吸、表面迁移等过

程对反应速率影响很大 ; 研究中还同时考察了反应体
系中生成 CO

的影响因素 , 建立了光催化速率动力

学方程 ( 25℃时 , 反应速率分别与溶解氧浓度和黑
液浓度具有 1级和 0

15级的指数关系 , 反应活化能为

11 kJ /mol) 。 Patricio Peralta2Zamora等人

[ 4 ]

分析比

较了 TiO

、 ZnO 作为光催化剂处理硫酸盐法制浆黑

液 (稀释 1000倍 ) 的效果 , UV 光照射 60 m in后 , 2
种催化剂对黑液的脱色作用相当 , 分别达到 75%和

74% , 而 TiO

对黑液的急性毒性和总酚量的去除效

果比 ZnO强。