光催化处理造纸废水的研究进展

第

卷　第

期

增强光催化剂性能是提高光催化处理黑液效率的

重要手段 , 刘飞跃等人

[ 5 ]

将溶胶

2凝胶法制得纳米级

TiO

粉末热处理后 , 以紫外高压汞灯为光源 , 对制

浆黑液进行处理 , 结果表明纳米级 TiO

的光催化性

能较普通级的大大提升。还有研究通过对催化剂的改
性 (包括光敏化、掺杂、复合等 ) 来提高其活性。
例如崔玉民等人

[ 6 ]

利用复相催化剂 WO

/α

2Fe

深度处理碱法草浆造纸黑液 , 结果表明 , 在 WO

中

投加适量的 W 粉和 α

2Fe

能有效提高光催化活性 ,

并且各成分之间存在一个最佳配比值 , 原因可能是加
入少量金属在半导体 WO

中能降低半导体表面的电

子浓度 , 减少电子与空穴的复合 , 提高光催化活
性

[ 7 ]

, 而 α

2Fe

的加入则是通过增大可见光吸收率

来达到提高光催化效率的目的 ; 研究还对比分析了多
种催化剂的活性 , 发现存在 WO

> B i

> Fe

CdS的关系。M aneilla 等人

[ 8 ]

尝试采用经 Ag离子修

饰的 ZnO 处理硫酸盐制浆黑液 , 但对色度和 COD 的
去除并未显现出明显的帮助。

12　漂白废水处理

纸浆漂白废水的污染主要来自采用含氯药剂漂白

产生的废水。传统的单段次氯酸盐漂白和三段漂白工
艺 (即 CEH漂白 ) 产生的废水污染最为严重。目前
漂白废水中被世界科学家证实的有机物多达 300 余
种 , 其中 2 /3以上属于有机氯化物 , 且很多具有不同
程度的毒性 , 如二英等。

Montserrat Pé

rez 等人

[ 9 ]

利用 TiO

光催化降解

ECF漂白废水 , 发现经过一段时间处理后 , TOC、色

度、总酚、急性毒性和低分子氯化物都显著减少 , 在
偏酸或偏碱性时 , 对 AOX 的去除有利 , 偏酸性时 ,
对 COD去除有利 , 而 H

的投加对 AOX和 COD 的

去除影响不大。张志军等人

[ 10 ]

利用中压汞灯作光源 ,

研究了氯代二苯并对二

英 ( CDDS, 包括 DCCD、

PcDD和 OCDD ) 在 TiO

光催化氧化下的光解反应 ,

结果表明 , TiO

能有效地催化 CDDS, 室温下 , 4 h

内 DCCD、 PcDD 和 OCDD 分别降解了 87

12%、

16%和 9112%。陈国宁等人

[ 11 ]

使用 TiO

光催化处

理 CEH漂白废水 12 h, COD

C r

与色度去除率分别达到

92%和 89

14% , 并且彻底去除了废水中的酚类有机

物。M

1Cristina Yeber等人

[ 12 ]

将 TiO

和 ZnO 固定在

玻璃上 , 对漂白废水进行 120 m in的光催化处理 , 废
水的色度完全去除 , 总酚含量和 TOC含量分别减少
了 85%和 50% , 处理后残留有机物的急性毒性和

AOX比处理前显著减少 , 高分子化合物几乎全部降

解。武书彬等人

[ 13 ]

对蔗渣、竹子、芒秆混合亚硫酸盐

浆 CEH漂白废水的特性进行较详细的分析研究表明 ,
该废水 BOD

/COD

C r

为 0

1183, Cl

含量高达 1152

mg /L , 不适合采用传统的生物氧化法处理 , 而采用

UV / TiO

光催化工艺可使其快速脱色 , 同时废水的

COD

C r

指标大大下降。

ZnO 作为光催化剂处理漂白废水效果同样显著。

Juan Reyes等人

[ 14 ]

采用 ZnO 光催化处理硫酸盐漂白

E1段废水 , 处理 2 h 后 , 色度完全去除 , 大分子有

机物也被氧化降解成为无机小分子。如果将 ZnO 固
定在沙粒上 , 脱色速率可提高 20%。M

1Cristina Ye2

ber等人

[ 15 ]

采用光催化

2生物法联合处理硫酸盐漂白

E1段废水 , 使用 ZnO 和 TiO

的混合光催化剂对漂

白 E1段废水进行光催化降解研究 , 然后再经生物
法处理 , 结果发现 UV 辐射 120 m in后 , 色度基本
去除 , 酚类物质和 TOC分别去除 85%和 50% , 残
留的有机毒性物质比初始浓度大大降低 , 通过高效
分子排阻色谱法对分子质量分布进行研究 , 发现大
分子质量的有机物基本被去除 , 处理废水的可生化性
指标 (BOD

/COD

C r

) 显著增加 , 后续生化处理效果

大大好转。

此外 , 考察不同高级氧化技术

[ 16 ]

/UV、O

UV / ZnO、O

/UV / TiO

、O

/UV / ZnO、 O

/UV / TiO

)

处理 ECF漂白废水的情况 , 结果发现 , 处理后的废
水 , COD、 TOC和毒性都有不同程度的降低 , 并且与
可生化性 (BOD

/COD

C r

) 指标具有良好的相关性 ,

处理后的废水可生化性指标显著增加 ; 其中 , O

/UV

系统最易将有机物的大分子结构降解为易生化的小分
子结构。 Iv

g£n Mu n

～

oz 等人

[ 17 ]

对不同光催化工艺

( TiO

/UV、 TiO

/UV / Fenton 试剂、

+UV

2A) 处理硫酸盐漂白废水进行了生命循环周

期评价 (LCA ) , 结果显示光催化技术是一种对环境
十分友好的废水处理技术。

13　造纸废水污染模型物的研究

研究污染物模型的光催化降解过程是揭示光催化

处理造纸废水机理的重要手段 , Wolfgang Gernjak等
人

[ 18 ]

对太阳光 / Fenton试剂工艺处理造纸漂白废水中

常见的有机物 (香草醛、原儿茶酸、丁香酸、对香
豆酸、食子酸和酪氨酸 ) 进行了中试研究 , 结果显
示 , 经过处理后 , 污染模型物浓度大大降低 , 太阳
光可以作为良好的光源使用 ; 这预示着利用地球上
丰富的太阳能作为光源是光催化技术发展的一个重
要方向 , 光催化技术处理漂白废水的工业前景可
观。造纸工业废水中含有许多不可生化降解的毒性
物质 , 如多酚聚合木素等 , 利用太阳光光催化去除