一、引言

印染、制药等行业废水中含有大量难降解有机污染物，传统处理方法难以彻底去除。生物炭负载纳米TiO₂复合材料因其高比表面积、强吸附能力及优异光催化活性，成为近年来高级氧化领域的研究热点。

二、材料制备与表征

生物炭来源于农业废弃物（如秸秆、果壳），通过溶胶-凝胶法、浸渍法等方式负载纳米TiO₂，常见制备步骤包括：

生物质热解制备生物炭；

表面活化与官能团修饰；

TiO₂前驱体浸渍与煅烧；

材料结构与形貌表征（SEM、XRD、FTIR等）。

三、光催化机理与影响因素

该材料通过以下机制实现污染物降解：

光激发生成电子-空穴对；

表面吸附与界面转移增强反应速率；

自由基链式反应促进矿化；

协同吸附-催化双重作用提升去除效率。

主要影响因素包括：

光照强度与波长；

催化剂投加量；

pH值；

初始污染物浓度；

共存离子干扰。

四、应用实例分析

某印染企业采用玉米芯生物炭负载TiO₂材料处理酸性红G废水，在紫外光照射下COD去除率达92%，TOC去除率为88%，材料可重复使用8次以上，再生后仍保持较高活性。

五、经济性评估与工业化前景

该类材料成本低廉、环境友好，适用于：

印染废水深度处理；

医药中间体废水预处理；

中小型污水处理站。

未来可通过规模化制备工艺开发提升其市场竞争力。

六、未来发展方向

开发可见光响应型改性TiO₂材料；

探索固定床光催化反应器用于连续运行；

结合AI模型预测最佳运行条件；

推动该材料在市政污水处理中的应用；

构建吸附-催化一体化多功能材料体系。