TiO2/壳聚糖/甘油复合微珠在UVA辐照下连续流光反应器中对纺织废水次级处理中染料的强化降解研究

针对纺织废水次级处理(STWW)中难降解有机污染物问题，研究人员开发了TiO2/壳聚糖/甘油(TCG)复合微珠光催化系统，通过UVA连续流光反应器实现酸性蓝193(AB193)高效降解。研究表明，在最佳水力停留时间15分钟条件下，批次系统降解率高达94.2%，连续流系统虽效率略低但仍满足越南排放标准，为工业废水处理提供了新型环保解决方案。

　　

纺织行业产生的废水含有大量难以降解的染料分子，传统生物处理方法对这类顽固污染物束手无策。更棘手的是，经过生物处理后的次级纺织废水(STWW)仍残留着复杂的化学物质，这些"顽固分子"不仅让水体变得五彩斑斓，还会阻挡阳光穿透，破坏整个水生生态系统。目前常用的吸附法和化学混凝法虽然效果尚可，但会产生大量污泥，可能造成二次污染，就像"拆东墙补西墙"一样治标不治本。

面对这一环保难题，胡志明市理工大学的研究人员另辟蹊径，将目光投向了光催化技术。他们创新性地将二氧化钛(TiO₂)、壳聚糖和甘油三种材料"强强联合"，开发出TCG复合微珠，并构建了紫外A波段(UVA)连续流光反应器系统，相关研究成果发表在《Water Science and Engineering》上。这项研究不仅解决了传统水处理技术的瓶颈问题，还为工业废水处理提供了一种绿色可持续的新方案。

研究人员采用混合沉淀法制备TCG微珠，通过扫描电镜(SEM)表征其形貌特征。实验设计了三组不同厚度的光反应器(R1-R3)，分别采用批次和连续流两种模式运行。通过紫外-可见分光光度法测定AB193浓度，采用标准方法测定色度和化学需氧量(COD)，系统评估了不同操作参数对处理效果的影响。

在"TCG微珠特性"部分，SEM分析显示微珠表面存在TiO_{2>导致的粗糙裂纹，证实了材料的成功复合。这种特殊结构为后续的吸附-光催化协同作用奠定了基础。}

"合成染料废水处理"的结果令人振奋：在批次实验中，仅15分钟UVA照射就使AB193去除率飙升至94.2%，远高于黑暗条件下的12%。动力学分析显示该过程符合准一级动力学模型，表观速率常数(k_app)随初始浓度增加而升高，最高达0.0927 min^-1。有趣的是，增加微珠厚度反而提升了处理效果，这要归功于壳聚糖强大的吸附能力为TiO₂提供了充足的"工作原料"。

连续流实验虽然效率略低，但展现出更好的工程应用前景。在最优条件下，反应速率常数(k_r)维持在0.841-0.781之间。特别值得注意的是，在低污染物浓度时，连续流系统反而表现更优，这与其增强的传质效果密不可分。

当应用于实际STWW处理时，该系统同样大放异彩。批次模式下色度和COD去除率均超过80%，处理后的水质完全符合越南排放标准。连续流系统虽然效率略有下降(76.0%-77.2%)，但仍保持稳定输出，展现出工业化应用的潜力。

这项研究的突破性在于巧妙融合了材料科学与反应器工程的优势。TiO₂提供强大的光催化能力，壳聚糖发挥"污染物捕手"的作用，而甘油则像"润滑剂"一样改善了材料性能。研究人员通过系统的实验设计，不仅验证了TCG微珠的卓越性能，还揭示了吸附-光催化协同作用的内在机制。更重要的是，该技术可以直接对接现有污水处理设施，无需大规模改造就能实现提标升级，为纺织行业绿色转型提供了切实可行的技术路径。未来，通过进一步优化反应器设计和运行参数，这项技术有望成为解决工业废水污染问题的"绿色利器"。