文 献 综 述

汞在自然界中分布极广，随着全球性工业化进程的发展，汞元素由于其特殊性质被大量的应用于生产生活的各个方面。汞是一种广泛分布于环境中的有毒金属，汞及其化合物都是高毒性的，主要以元素汞(金属汞，Hg⁰)、无机汞(汞盐，Hg² )和有机汞（R-Hg）三种形式存在^[1]。不同形态的汞，其毒性也有很大不同。无机汞通过生物甲基化作用转化成甲基汞，这种有机汞的形态对生物体而言，其危险性比任何无机汞都要大，甲基汞会对成年人的一些特殊细胞，如视神经细胞和脑细胞造成很大的损伤^[2]，而且还可以通过食物链的富集作用，最终进入生物链中最高等级的人体中，通过对神经系统的损伤，引起一系列神经、精神疾病，对人体健康危害最大^[3]。汞的毒性一般是积累性的，是一种可以引起严重慢性中毒的重金属元素^[4]。长期使用含汞元素的化妆品，会慢慢积累而不能排出体外，从而引起人体骨骼、牙齿、神经系统、内脏器官等疾病，严重的会危及人类生命短期症状，会皮肤发红，甚至肿胀、灼痛。停止使用以后，嫩滑的皮肤很快会发黄起斑甚至是发黑，影响美容。汞进入人体的途径有：口服、吸入和皮肤接触等等，汞通过食物和水直接被人类食用，而蔬菜和其他作物通过灌溉、土壤和大气沉淀而被污染，其他类的食物都是在食物链中，汞得以富集^[5]。含汞废水是对环境污染最严重的工业废水之一，氯碱工业、塑料工业、电子工业、混汞炼金生产排放的废水是水体中汞的主要污染来源^[6]。针对传统的处理方法如化学沉淀法、离子交换法和吸附等受原料、二次污染所限，处理费用很高，难以推广应用等弊端^[7]。本课题将采用光催化反应来处理含汞废水，利用TiO₂ (P25)、N-TiO₂、TiO₂/吸附混合材料和Cu₂O/N-TiO₂等对含汞废水中的不同形态的汞进行有效地除去处理，达到国家排放标准。

1．光催化反应原理

半导体光催化剂大多是半导体材料（当前以为TiO₂使用最广泛）都具有区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在价带和导带之间存在一个禁带。由于半导体的光吸收阈值与带隙具有式K=1240/Eg(eV)的关系,因此常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大都在紫外区域。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光生电子(e^-)和空穴(h )。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子,而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将绝大多数的有机物氧化至最终产物CO₂和H₂O,甚至对一些无机物也能彻底分解。在光还原处理中，通过将Hg² 还原成金属汞，然后吸附在二氧化钛上而除去Hg^{2 [8]}。

2．不同形态汞的分析方法

2.1 吸光光度法

用于汞的形态分析的吸光光度法中,高灵敏、 高选择性的显色试剂和显色体系的研究是两个要方向。 以双硫腙作显色剂、 四氯化碳萃取在吸光光度法的测定中应用最广, 在国际上已成为汞的标准方法之一^[9]。随着汞分析的不断发展,吸光光度法在汞的形态分析中有了新的应用。

2.2 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法( AAS) 是痕量汞分析中应用最广泛的方法之一^[10], 尤其是冷原子吸收光谱法( CVAAS) ,它极大地提高了测定的灵敏度,可方便地进行 10^{- 9} g#183;g^{- 1}(或10^{- 9} ng#183;ml^{- 1})级汞的分析。结合其它富集分离方法, 可测定 10^{- 12} g#183;g^{- 1}( 或10- ^{1 2} ng#183;ml^{- 1}) 级汞, 是目前汞分析中最主要和普及的方法之一。

2.3 原子荧光光谱法