使用 TiO2 纳米管阵列和纳米气泡改进光催化技术

随着城市化和工业化的快速发展，环境问题日益严重。由于其高毒性，染料废水被认为是最大的挑战之一。有机染料具有致突变、致畸、致癌等特性，威胁人类的健康和生命，同时阻碍植物的光合作用，给生态系统带来风险。传统的有机污染物处理方法包括物理法、生物法和化学法。

这些方法存在效率低、能耗高、处理不彻底等缺点，因此有必要开发新的污水处理方法。1972年，藤岛以TiO 2作为光催化剂，进行了光催化分解水制氢的开创性工作。之后，光催化技术以其矿化能力强、反应速度快、无二次污染等优点 被开发用于污水处理。

TiO 2具有催化活性高、无毒、化学稳定性好、成本低等优点，是一种常用的光催化材料。为了应用TiO 2光催化技术，设计一种结构简单、组装方便、处理性能优异的光催化反应器至关重要。

近年来，光催化技术已与各种高级氧化工艺(AOP)相结合以提高光催化性能。据报道，基于TiO 2的光催化技术与芬顿氧化、等离子体氧化和臭氧氧化等经典 AOP 相结合，可改善有机污染物的处理。

纳米气泡 (NB) 是极小的气泡，具有独特的物理特性，这使它们成为许多应用的优良曝气方法。纳米气泡以其停留时间长、比表面积大、产生自由基能力强等优点在废水处理中得到广泛应用。研究人员设计了一个UV/NBs/P 25 -TiO 2光催化反应器来降解水中的甲基橙。结果表明，与没有气泡的 TiO 2偶联相比，TiO 2 偶联的光催化性能提高了11.6%。

但TiO 2光催化剂光催化降解后需要重新分离回收，不利于光催化反应器的设计。因此，组装光催化反应器需要固定的光催化剂。

使用涂有 TiO 2纳米管阵列的钛网组装光催化反应器以降解有机污染物。与纳米气泡技术耦合的反应器表现出优异的光催化降解能力，辐照处理后罗丹明B(RhB)的降解效率为95.39%。其他有机污染物包括亚甲蓝、四环素和盐酸土霉素均可以使用该光催化反应器进行光降解，降解效率分别为74.23%、68.68%和64.10%。因此，这项工作提供了一种开发光催化和纳米气泡耦合技术来处理废水的策略。