第43卷第3期2023年3月Vol.43，No.3Mar.，2023环境科学学报ActaScientiaeCircumstantiae固定化改性TiO2光催化消毒性能与机理研究严婉铒1，2，尚子茗2，3，袁庆科2，栾富波2，3，孟颖2，*，张国珍1，4，*1.兰州交通大学环境与市政工程学院，兰州7300702.中国科学院生态环境研究中心，中国科学院饮用水科学与技术重点实验室，北京1000853.中国科学院大学，北京1000494.甘肃省黄河水环境重点实验室，兰州730070摘要：发展中国家农村地区饮用水普遍存在着微生物超标问题，太阳光消毒法（SODIS）是实现饮用水微生物控制、提高当地居民饮水质量的潜在技术.目前，SODIS法存在光照利用率低的问题，消毒效果完全依赖于环境温度与光照强度，仅在低纬度地区晴朗天气环境下效果较好.本研究通过材料改性强化TiO2光催化性能，利用固定化技术提升催化剂的循环利用效率，开发了固定化改性TiO2光催化消毒用技术，克服了上述SODIS法的缺陷.本研究采用水热法分别合成了暴露（001）或（101）晶面的锐钛矿相二氧化钛，暴露（110）面的金红石相二氧化钛以及不暴露特定晶面的锥形混晶相二氧化钛.通过与对照标准品比较在光照下灭活耐热大肠杆菌速率后发现，晶体类型对灭活速率的影响顺序为晶相＞暴露晶面＞晶粒形状.XRD、SEM、UV-vis、XPS价带谱、Zeta电位、ICP-MS等表征结果表明，催化剂的较高价带位置与表面电位在消毒过程中起主导作用，尖锐棱角形貌起次要作用.将001-TiO2粉末样品固定化后，减少了循环使用中的催化剂损失，经处理水中细菌残留率仅为0.4%，优于已报道的固定化P25TiO2样品（1.8%）和仅光照条件下的空白对照组（67.3%）.通过对200个凋亡细菌菌体的形貌分析并计数发现，光催化消毒对水中微生物的去除机制按重要性排序，依次为空穴与自由基化学氧化（139个）、晶粒与菌体表面电荷吸引包埋（48个）和晶体颗粒尖锐棱角物理破坏（13个）.综上所述，本研究建立的固定化晶面暴露锐钛矿相TiO2基光催化消毒技术在光强70mW⸱cm-2，25℃下即具有良好消毒效果，为发展中国家农村地区单户型饮用水消毒提供了可行的解决方案.关键词：晶面；改性二氧化钛；光催化；消毒；固定化文章编号：0253-2468（2023）03-0162-13中图分类号：X131文献标识码：AInvestigationofperformanceandmechanismofphotocatalyticdisinfectionbyimmobilizedmodifiedTiO2YANWan´er1，2，SHANGZiming2，3，YUANQingke2，LUANFubo2，3，MENGYing2，*，ZHANGGuozhen1，4，*1.SchoolofEnvironmentaland...
