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    光氧催化设备的应用前景

    文章出处:华康中天    人气:69     发表时间:2019-05-28

      在太阳能利用中,光电转换以及光化学转换一直是光化学研究十分活跃的领域。80年代初,研究人员开始研究光化学应用于环境保护,其中光化学降解治理污染尤受重孤包括无催化剂和有催化剂的光化学降解。前者多采用臭氧和过氧化氢等作为氧化剂,在紫外光的照射下使污染物氧化分解;后者又称光催化氧化降解,一般可分为均相、多相两种类型。
      通过光助反应使污染物得到降解此类反应能直接利用可见光;多相光氧化降解就是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料,同时结合一定能量的光辐射,使光敏半导体在光的照射下激发产生电子空穴对,吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子空穴作用,产生.OH等氧化性极强的自由基,再通过与污染物之间的轻基加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化。与无催化剂的光化学降解相比,光催化降解在环境污染治理中的应用研究更为活跃。
      目前有关光催化降解的研究报道中,以应用人工光源的紫外辐射为主,它对分解有机物效果显著,但费用较高,且需要消耗电能。因此,国内外研究者均提出应开发利用自然光源或自然、人工光源相结合的技术,充分利用清洁的可再生能源,使太阳能利用与环境保护相结合,发挥光催化降解在环境污染治理中的优势。


      近十几年来,大气污染引起人们的极大关注。光催化降解能在室温下利用空气中的水蒸汽和氧去除污染物,与需要在较高温度下进行、操作步骤复杂的其它多相催化氧化法比较,具有显著的优越性。研究发现,在紫外光照射下,以锐态型TiO2为催化剂,空气中的苯系物、卤代烷烃、醛、酮、酸等能有效地降解去除。最近开展的研究工作是将光催化大气净化材料应用于建筑物外墙表层,可实现大气净化与建材功能一体化,具有广阔的应用前景。
      对水体有机污染物的光催化降解研究较为深入。根据已有的研究工作,发现卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、烃类、酚类、染料、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应,最终生成无机小分子物质,消除其对环境的污染以及对人体健康的危害。对于废水中浓度高达每升几千毫克的有机污染物体系,光催化降解均能有效地将污染物降解去除,达到规定的环境标准。在含剧毒化合物硝基苯的废水处理研究中,采用260nm紫外光的与无紫外光的Fenton试剂相比,前者可以明显提高硝基苯降解速率,很大地提高COD的去除率,60mmol/LH2O2对COD成分的去除明显高于无紫外光时500mmol/LH2O2对COD的降解,实现了低浓度下较高的COD去除率,大大节约了氧化剂的用量。
      饮用水水源污染,特别是微量有机物的污染,给自来水行业带来了严重的问题。目前水厂的常规工艺不仅无法去除有机物,而且氯化过程还可能产生对人体健康危害极大的有机氯化合物。迄今为止,国内外饮用水去除有机污染物的技术均不能令人满意,尤其是有机氯化合物很稳定,难为一般的处理方法所去除。而应用光催化降解法,此类难去除的化合物均能在短时间内得以降解,得到优质的直饮水。如玻璃管负载TiO2光催化反应器可有效去除自来水中微量有机物,50分钟的处理,有机物降解率达80%以上。

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