光氧催化設(shè)備的應(yīng)用前景

　　在太陽(yáng)能利用中，光電轉(zhuǎn)換以及光化學(xué)轉(zhuǎn)換一直是光化學(xué)研究活躍的。80年代初，研究人員開(kāi)始研究光化學(xué)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)，其中光化學(xué)降解治理污染尤受重孤包括無(wú)催化劑和有催化劑的光化學(xué)降解。前者多采用臭氧和過(guò)氧化氫等作為氧化劑，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又稱光催化氧化降解，一般可分為均相、多相兩種類型。
　　通過(guò)光助反應(yīng)使污染物降解此類反應(yīng)能直接利用可見(jiàn)光；多相光氧化降解就是在污染體系中投加量的光敏半導(dǎo)體材料，同時(shí)結(jié)合能量的光輻射，使光敏半導(dǎo)體在光的照射下激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，吸附在半導(dǎo)體上的溶解氧、水分子等與電子空穴作用，產(chǎn)生.OH等氧化性的自由基，再通過(guò)與污染物之間的輕基加合、取代、電子轉(zhuǎn)移等使污染物全部或接近全部礦質(zhì)化。與無(wú)催化劑的光化學(xué)降解相比，光催化降解在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用研究活躍。
　　目前有關(guān)光催化降解的研究報(bào)道中，以應(yīng)用人工光源的紫外輻射為主，它對(duì)分解物，但費(fèi)用較高，且需要消耗電能。因此，研究者均提出應(yīng)利用自然光源或自然、人工光源相結(jié)合的技術(shù)，充分利用清潔的可能源，使太陽(yáng)能利用與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，發(fā)揮光催化降解在環(huán)境污染治理中的優(yōu)勢(shì)。

　　近十幾年來(lái)，大氣污染引起人們的關(guān)注。光催化降解能在室溫下利用空氣中的水蒸汽和氧去除污染物，與需要在較高溫度下進(jìn)行、操作步驟復(fù)雜的其它多相催化氧化法比較，具有顯著的優(yōu)越性。研究發(fā)現(xiàn)，在紫外光照射下，以銳態(tài)型TiO2為催化劑，空氣中的苯系物、鹵代烷烴、醛、酮、酸等能地降解去除。最近開(kāi)展的研究工作是將光催化大氣凈化材料應(yīng)用于建筑物外墻表層，可實(shí)現(xiàn)大氣凈化與建材功能一體化，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　對(duì)水體污染物的光催化降解研究較為深入。根據(jù)已有的研究工作，發(fā)現(xiàn)鹵代脂肪烴、鹵代芳烴、酸類、硝基芳烴、取代苯胺、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物、烴類、酚類、染料、表面活性劑、農(nóng)藥等都能地進(jìn)行光催化反應(yīng)，最終生成無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)，其對(duì)環(huán)境的污染以及對(duì)人體健康的危害。對(duì)于廢水中達(dá)每升幾千毫克的污染物體系，光催化降解均能地將污染物降解去除，達(dá)到規(guī)定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。在含劇毒化合物硝基苯的廢水處理研究中，采用260nm紫外光的與無(wú)紫外光的Fenton試劑相比，前者可以明顯提高硝基苯降解速率，很大地提高COD的去除率，60mmol/LH2O2對(duì)COD成分的去除明顯高于無(wú)紫外光時(shí)500mmol/LH2O2對(duì)COD的降解，實(shí)現(xiàn)了低濃度下較高的COD去除率，節(jié)約了氧化劑的用量。
　　飲用水水源污染，特別是微量物的污染，給自來(lái)水行業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重的問(wèn)題。目前水廠的常規(guī)工藝不僅無(wú)法去除物，而且氯化過(guò)程還可能產(chǎn)生對(duì)人體健康危害的氯化合物。迄今為止，飲用水去除污染物的技術(shù)均不能令人滿意，尤其是氯化合物很穩(wěn)定，難為一般的處理方法所去除。而應(yīng)用光催化降解法，此類難去除的化合物均能在短時(shí)間內(nèi)得以降解，的直飲水。如玻璃管負(fù)載TiO2光催化反應(yīng)器可去除自來(lái)水中微量物，50分鐘的處理，物降解率達(dá)80%以上。