催化氧化法的類型及作用機理

　催化氧化法因具備降解、不會產生二次污染、能耗和原材料消耗低的優點而備受關注。近幾年來，采用催化氧化的方法處理這一類廢水的研究運用廣泛，同時也發展起了許多新工藝如濕式催化氧化法(WCO)、光催化氧化法((PCO)和電催化氧化法(ECO)等。本文將分別從催化氧化法的機理與應用方面系統地介紹的研究狀況。

　　催化氧化法是對化學氧化法的改進與，一般需要在反應體系中加入氧化劑和催化劑，并需要提供的激發條件。按照不同的標準，催化氧化的分類也不同。根據催化劑與反應物是否同相可分為均相催化氧化和非均相催化氧化；根據氧化劑的不同可分為臭氧催化氧化、空氣催化氧化、純氧催化氧化、雙氧水催化氧化。本文根據催化劑的因子(反應條件)不同將催化氧化法分為濕式催化氧化法、光催化氧化法和電催化氧化法。

　　濕式催化氧化法是在傳統的濕式空氣氧化法(WAO)的基礎上發展起來的。通過向反應體系中加入催化劑，用雙氧水、臭氧或空氣為氧化劑，分解水體中物，由于催化劑的存在，使得氧化效率提高，在較低的濕度和壓力下反應也可以進行。

　　以半導體材料為催化劑的光催化氧化反應在固液界面L進行，因此，是非均相的。半導體催化劑的光活性源于半導體材料的能帶結構，通常情況下是由一個充滿電子的低能價帶(滿帶)和一個空的導帶構成，它們之間由禁帶分開。當受到能量大于帶隙能量的光輻射時，價帶上的電子受激發躍過禁帶進入導帶，同時在價帶上形成光致空穴。由于半導體能帶間缺少連續區域，因此，光激發產生的導帶電子和價帶空穴在復合之前有壽命(納秒級)，電子和空穴分離并遷移到表面不同位置，參加氧化還原反應。

　　半導體催化材料在電場中也會有"空穴”效應。半導體材料處于強度的電場時，其價帶電子也會越過禁帶進入導帶，同時在價帶上形成電激空穴。空穴具有的俘獲電子的能力，可以奪取半導體顆粒表面的物或溶劑中的電子發生氧化還原反應。另一方面，施加電壓能使催化材料內部形成電壓梯度，促使空穴與電子向相反方向移動，其復合，從而提高了催化效率。在水溶液發生的電催化氧化反應中，水分子在半導體表面失去電子生成強氧化性的輕基自由基，同時半導體催化劑和電極產生的H2O2等活性氧化物質也具有協同作用。因此，在電催化反應體系中，存在多種產生強氧化因子的途徑，這樣就使催化降解的效率提高了。