孟祥芳，陳愛(ài)燕

（山東海美儂項(xiàng)目咨詢(xún)有限公司，濟(jì)南　250100）

探究多相光催化在水污染治理中的應(yīng)用

孟祥芳，陳愛(ài)燕

（山東海美儂項(xiàng)目咨詢(xún)有限公司，濟(jì)南250100）

【摘要】隨著水污染治理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，多相光化催化的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。多相光催化具有較高的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)水污染處理有效性較高，能夠有效降解污水中的污染物。本文將對(duì)多相光催化在水污染中對(duì)有機(jī)物降解進(jìn)行具體分析，目的在于為水污染處理提供更加全面深入的理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】水污染；多相光催化；治理過(guò)程

水污染是我國(guó)環(huán)境污染中的重要問(wèn)題，對(duì)社會(huì)發(fā)展和人民生活有著不同程度的惡劣影響。目前我國(guó)處理水污染手段較多，但治污方法不夠理想。隨著經(jīng)濟(jì)與科技的進(jìn)步，新型治污手段越來(lái)越多，多相光催化水污染治理技術(shù)就是典型的治污手段，具有較高的應(yīng)用價(jià)值，在工業(yè)污水治理中效果尤為明顯。目前在我國(guó)的污水治理中多相光催化應(yīng)用越來(lái)越廣泛，成為國(guó)內(nèi)污水治理的重要手段。

1　多相光催化技術(shù)簡(jiǎn)析

多相光催化是近年來(lái)被廣泛應(yīng)用的重要環(huán)境治理方法，對(duì)大氣污染、水污染等環(huán)境污染有著重要作用。多相光催化技術(shù)的應(yīng)用原理主要在于應(yīng)用催化劑進(jìn)行污染治理，催化劑的運(yùn)用是以半導(dǎo)體氧化物為主的利用太陽(yáng)光進(jìn)行驅(qū)動(dòng)氧化的過(guò)程。從全面發(fā)展的角度來(lái)看，多相光催化技術(shù)是一種理想的治污技術(shù)。這種先進(jìn)技術(shù)具有豐富的應(yīng)用功能，例如對(duì)有機(jī)污染物的氧化分解，殺除細(xì)菌以及除臭等重要功能，還能有效的還原重技術(shù)離子，在水污染以及空氣污染處理中較明顯。

目前多相光催化應(yīng)用多以TiO2半導(dǎo)體為基礎(chǔ)，在水污染的治理過(guò)程中取得了一定成果，但也受到一定因素的影響，使多相光催化應(yīng)用范圍受到限制。多相光催化在吸收太陽(yáng)能的過(guò)程中，只能吸收紫外線部分，對(duì)太陽(yáng)能的利用率不高［1］。同時(shí)，由于光催化的量子效率不高，在污水治理的過(guò)程中，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)較高濃度污染廢料的降解和處理，使污水治理達(dá)不到理想效果。對(duì)于多相光催化技術(shù)應(yīng)用中存在的不足，在應(yīng)用中要不斷加大研究力度，促進(jìn)以光催化為核心的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的實(shí)現(xiàn)。

2　多相光催化治理污水分析

2.1機(jī)理分析

多相光催化治理污水技術(shù)以氧氣為氧化劑，以二氧化鈦（TiO2）為催化劑，進(jìn)行污染物的分解處理。TiO2具有較高的穩(wěn)定性且無(wú)毒，是光催化技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的催化劑。TiO2光催化反應(yīng)機(jī)理較為特殊，是一種復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)［2］。TiO2的光激發(fā)、光生電子和空穴的產(chǎn)生、載流子從催化劑內(nèi)部擴(kuò)散到表面、載流子和催化劑表面吸附物質(zhì)之間的電荷轉(zhuǎn)移等。當(dāng)Ti02光催化劑表面受到不小于其禁帶能量的光輻射時(shí)，TiO2光催化劑內(nèi)部和表面都會(huì)產(chǎn)生光生電子?和空穴。

在光催化反應(yīng)中，有效的反應(yīng)過(guò)程為光生空穴和電子與TiO2表面的吸附物發(fā)生作用，實(shí)現(xiàn)光催化反應(yīng)。光生空穴的電子能力較強(qiáng)，具有較高的吸附性，與TiO2表面物質(zhì)D發(fā)生反應(yīng)，使原本受光源影響的物質(zhì)被氧化。光生電子與吸附在TiO2表面的物質(zhì)A發(fā)生還原反應(yīng)：

多相光催化通過(guò)氧化與還原反應(yīng)的作用，能夠有效氧化水污染物。同時(shí)，氧化效果較強(qiáng)，能夠有效破壞污染物的結(jié)構(gòu)，使水污染中的污染物徹底氧化降解，不再產(chǎn)生二次污染。

2.2有機(jī)污染物治理應(yīng)用

多相光催化技術(shù)對(duì)水污染中有機(jī)物的降解效果較為明顯，主要體現(xiàn)在烴類(lèi)和鹵代有機(jī)物中。例如，對(duì)污染物中鹵代有機(jī)物的降解，是多相光催化在水污染中的典型實(shí)踐。鹵代有機(jī)物廣泛應(yīng)用于工業(yè)造紙、農(nóng)業(yè)藥劑以及木材皮革的防腐中，是一種污染情況較為嚴(yán)重的水中污染物，降解困難，且毒性較大，在水污染影響中范圍廣，面積大，因此加大對(duì)鹵代有機(jī)物的降解治理至關(guān)重要。根據(jù)上述對(duì)TiO2應(yīng)用機(jī)理的分析可知，電子空穴與水形成OH·自由基，并與鹵代芳烴進(jìn)行反應(yīng)，最終降解成CO2與HCI。多相光催化對(duì)鹵代芳烴的降解過(guò)程為

光催化在鹵代芳烴作用過(guò)程中降解的時(shí)間和效率存在差異性，通常需要較長(zhǎng)的降解時(shí)間，但最終效果明顯，具有較高的污染物治理功效。UV/H2O2、UV/O3、UV/TiO2、UV/表面活性劑等均是常用的方法，原污染物降解比例可達(dá)到86%-99%，降解速率常數(shù)隨氧化劑的增加而增大，最終轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)酸和二氧化碳，不易生成大分子物質(zhì)。多相光催化通過(guò)對(duì)污染物中間結(jié)構(gòu)的破壞，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物的徹底治理［3］。

2.3多相光催化治理水污染的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

多相光催化技術(shù)在水污染治理的過(guò)程中，具有一定的科學(xué)性和實(shí)用性，通過(guò)不斷的實(shí)踐證實(shí)，多相光催化治理水污染有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

1）多相光催化應(yīng)用范圍較廣，適用性較強(qiáng)。通過(guò)實(shí)踐證明，多相光催化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中適用的污染物處理范圍十分廣泛。部分水污染物無(wú)法通過(guò)物理沉降過(guò)濾，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化；多相光催化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)此類(lèi)污染物的凈化作用。

2）多相光催化環(huán)境污染治理，經(jīng)濟(jì)性能較高。光催化主要應(yīng)用氧氣（空氣）為氧化劑，二氧化鈦（Tio2）為催化劑，即安全又低廉，經(jīng)濟(jì)適用性較高。

3）治污效果更強(qiáng)。多相光催化能夠改變水污染中污染物的中間結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)徹底治污。例如，應(yīng)用多相光催化進(jìn)行鹵代有機(jī)物的降解治理，最終轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)酸和二氧化碳，有效分解污染物，實(shí)現(xiàn)完全降解。

3　結(jié)束語(yǔ)

多相光催化技術(shù)在污水治理過(guò)程中有著重要的應(yīng)用意義和實(shí)用價(jià)值，為解決我國(guó)水污染問(wèn)題提供了重要的技術(shù)手段?，F(xiàn)階段我國(guó)水污染情況較為嚴(yán)重，且治理難度較高，在傳統(tǒng)的水污染治理過(guò)程中，通常采用的技術(shù)方法為混凝沉降等物化法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)徹底凈化的目的。生化法是更具深度的處理方法，打破簡(jiǎn)單的分離污染物方法的模式，實(shí)現(xiàn)污染物無(wú)害化處理，達(dá)到治污標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用多相光催化技術(shù)，對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行氧化技術(shù)處理，有效推進(jìn)了水污染治理效果。為更好的實(shí)現(xiàn)水污染治理，要不斷加大對(duì)多相光催化的研究力度，實(shí)現(xiàn)光催化技術(shù)的創(chuàng)新性跨越，為實(shí)現(xiàn)全面的環(huán)境污染治理提供科學(xué)有效的技術(shù)手段。

【參考文獻(xiàn)】

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