光催化耦合技术在废水处理中的最新进展  

Recent advances of photocatalytic coupling technologies for wastewater treatment

作　　者：郑子叶 田爽 冯玉晓 赵珊 李鑫[2] 王曙光[1,3] 何作利 Ziye Zheng;Shuang Tian;Yuxiao Feng;Shan Zhao;Xin Li;Shuguang Wang;Zuoli He(Shandong Key Laboratory of Water Pollution Control and Resource Reuse,Shandong Key Laboratory of Environmental Processes and Health,School of Environmental Science and Engineering,Shandong University,Qingdao 266237,Shandong,China;Institute of Biomass Engineering,Key Laboratory of Energy Plants Resource and Utilization,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,Guangdong,China;Weihai Research Institute of Industrial Technology of Shandong University,Shandong University,Weihai 264209,Shandong,China)

机构地区：[1]山东大学环境科学与工程学院,山东省水污染控制与资源再利用重点实验室,山东省环境过程与健康重点实验室,山东青岛266237 [2]华南农业大学农业农村部能源植物资源与利用重点实验室,生物质工程研究所,广东广州510642 [3]山东大学威海工业技术研究院,山东威海264209

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》2023年第11期88-136,共49页催化学报（英文）

基　　金：国家自然科学基金(22278245);山东省泰山青年学者计划(tsqn201909026);山东大学未来青年资助计划(61440089964189);山东大学青年交叉科学创新群体项目(2020QNQT014);山东省泰山特聘学者计划(tstp20230604).

摘　　要：随着工业进步和人口增长,大量难降解的有机污染物被排放到水体中,环境污染成为一个日益严峻的全球性问题.大多数有机污染物具有致癌性、诱变性、细菌性和复杂多样性,难以通过传统的化学、生物和光解等处理方法有效去除,亟需探索环保有效的去除污染物技术.光催化技术可以直接利用太阳光进行污染物降解,对环境友好,然而,其实际应用受到太阳能利用率低、催化剂分离困难、催化剂稳定性低以及矿化率低等因素的限制.近年来,将光催化技术与其他技术耦合成为解决上述困难的新趋势.对光催化耦合技术的最新进展和工作机制进行系统地梳理和总结对进一步推动去除污染物技术的发展具有重要意义.本文系统总结了光催化耦合技术在废水处理中的最新研究进展.首先,简要介绍了光催化的机理和研究进展,总结了光催化技术在废水处理过程中存在的问题.然后,简要介绍了光催化耦合技术在解决上述问题过程中的研究进展和发展趋势.其后,通过重点介绍一些典型研究,详细地阐述了光催化技术与传统水处理技术(吸附法、膜分离法、生物降解法)、高级氧化技术(电催化法、臭氧化法、Fenton法、过硫酸盐法)和其他技术(热催化法、等离子体法、超声波法、压电催化法、磁场法)的耦合机制.此外,进一步探讨了光催化技术与各种技术耦合的独特优势,概述了不同光催化耦合技术的设计原理和具体应用.最后,简要总结了光催化耦合技术所面临的挑战和未来的研究方向:(1)在理论研究方面,目前缺乏对光催化耦合技术的深入机理分析和系统的研究,应结合光催化剂的特性并通过多种技术手段对耦合过程进行深入分析,并深入挖掘光催化耦合机理,以进一步指导催化剂的理性设计.(2)目前,光催化耦合技术研究主要集中在处理单一污染物或实验室模拟废水,未来需�As industrial advancements and population growth continue,environmental pollution has become an increasingly severe global concern.The discharge of both conventional and emergent refractory organic pollutants has led to an increasingly complex and diverse array of organic pollutants in water bodies.Photocatalysis is an environmentally friendly oxidation technology that holds significant promise for the degradation and mineralization of organic pollutants in wastewater.However,the practical application of photocatalysis is significantly limited by its low light utilization rate,challenging recovery process,and low quantum yield.To address these constraints,photocatalytic coupling technologies have emerged as a new approach.This review briefly discusses the mechanisms,research progress,and problems associated with photocatalysis for wastewater treatment.Subsequently,it provides an overview of research progress on technologies that couple photocatalysis with other water treatment technologies,and some typical research is highlighted to detail the advantages and mechanisms of various photocatalytic coupling technologies.Finally,the challenges and prospects for photocatalytic coupling technologies in wastewater treatment are presented.We hope this review will inspire more researchers to consider this important domain.

关 键 词：光催化 耦合 技术 协同机理 有机污染物 污水处理 

分 类 号：X70[环境科学与工程—环境工程]