含氰尿酸的氯碱工业废水的光催化降解文献综述

含氰尿酸的氯碱工业废水的光催化降解

摘要：本文主要论述了二氧化钛纳米管光催化降解中的一些成熟的改性方法。

关键词： 氰尿酸； 光催化降解；二氧化钛纳米管

一、文献综述

随着工业化的迅速发展，各种不同种类的产品层出不穷，各种工艺也都随之开发出来，这些工艺提高了工业化产品的生产效率，但是也带来了各种各样的环境污染。氰尿酸就是其中一类环境污染物。

氰尿酸是上世纪80年代开发的一种精细化工中间体，被广泛应用于生产二氯和三氯异氰尿酸盐，它们是家用漂白剂和工业清洁剂的主要成分，也可用作农药除草剂，粘合剂等等。同时，氰尿酸也广泛存在于氯碱工业的废水之中，是氯碱工业废水中很大一部分的污染物，尤其是在聚氯乙烯的生产过程之中，极大地影响了水资源的回收利用。并且后续的研究表明，氰尿酸具备一定的毒性，如轻微眼部损伤，消化道毒性和肝脏毒性等。据报道，动物每日摄入30 mg/千克体重六个月后会导致出现一定的肾脏损伤。另外，氰尿酸受热分解会生成剧毒的氰化物。因此氰尿酸已被列为一种潜在的饮用水污染物。并且氰尿酸是一种三嗪环结构，由于共轭的作用使得其具备较好的化学稳定性，在水中的半衰期在41-237d之间，因此氰尿酸在自然条件下难以降解，必定会导致其不断累积，因此寻找一种高效的降解氰尿酸的方法将会很好的改善水质。

太阳光作为地球上最庞大最绿色的能量来源，因此，如果能利用太阳光来实现对氰尿酸的降解处理会是一种较为良好的技术。但是氰尿酸无法在太阳光下直接进行降解，必须要加入光催化剂才能进行有效的反应。二氧化钛是一种常见的光催化剂，被广泛应用于各种有机污染物的光催化降解体系之中。

20世纪70年代以来，纳米二氧化钛的光电化学的研究就开始了火热的发展。1976年，J.H.Cary^[14]发现二氧化钛水浊液在紫外光的照射下可以将多氯联苯脱氯，并且可以在光照下是大多数有机物彻底降解生成二氧化碳和水。80年代后，国内也大量开展了半导体光催化降解的有关研究，并且取得了较大进展。大量研究表明，烃类、羧酸类、卤代烃类以及大多数的含氮有机物和有机磷的杀虫剂都能得到有效降解，生成二氧化钛和水等无机物，大大降低了环境的污染。在紫外光的照射下，二氧化钛吸收了紫外光的光能激发电子，电子从价带激发到了导带之后，价带就会因为电子的缺失产生空穴，于是就构成了电子-空穴对。光生空穴内具备较强的氧化能力，从而具备降解有机污染物的能力。其机理主要可以分为五个步骤^[11][12]：

1. 光子形成荷电体
2. 荷电体重新结合释放热
3. 价带空穴引起氧化
4. 导带电子引起还原
5. 羟基自由基引发氧化

但是二氧化钛的不同结构或者不同改性也会对其光催化活性产生较大的影响，如晶型，光反应浓度，pH值等等：