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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,未来需要进一步开发新型稳定、高效的催化剂以满足实际生产和生活中排放的污水处理要求.(3)应探索新型耦合技术,可以产生更多具有强氧化能力的自由基,以进一步提高污水处理的效率和经济可行性.(4)传统的光催化反应器在光催化耦合体系中可能不适用,应针对不同耦合系统探索新型反应器,以满足大规模工业应用的需要.综上,本综述系统地总结了光催化耦合技术的优势、研究进展、耦合机制、设计原理、具体应用以及目前存在的挑战,希望通过推动相关研究人员进一步思考,并为进一步推动光催化耦合技术在废水处理领域中的实际应用,开发高效的污染物处理技术而提供一定的参考和借鉴.
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