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    光催化反應在環保中的應用現狀

    2018/5/24 15:14:33      點擊:
    光催化反應在環保中的應用現狀
    2.2.1 降解有機廢水
        有機廢水對環境的影響最為嚴重,例如:染料廢水、農藥、鹵代有機物、表面活性劑等,其特點是普通的方法難以降解,在環境停留的時間長。最近幾年, 研究光催化反應降解有機廢水的報道很多。它們都可以用光催化劑在有條件的光照下逐步分解為CO2、H2O 與簡單的有機物等。李耀中等 通過光催化降解三類難降解的有機工業廢水(印染廢水、制藥廢水、農藥廢水) , 取得了較好的效果。多數實驗條件下150 min 后三類廢水的COD率大于70 % ,BOD5/ COD 值提高到0. 4 以上。張新榮等用附載光催化的方法降解有機磷農藥, 敵百蟲的降解率達80 %。Hidaka 等對表面活性劑的降解做了系統的研究。實驗表明,含苯環的表面活性劑比僅含烷基或氧烷基的更容易降解實現無機化,直鏈部分降解比較慢。降解無機污染物光催化反應也能還原無機污染物中的有毒離子。在1977 年就有關于處理Cr2O72 -離子水溶液的報道。用光照將Cr2O72 -還原為Cr3 +。和降解有機污染物相同,降解無機物可以用下式來表示:Inorginic pollutants + O2 CO2 + H2O+ Mineral acids + 其他無害物質Bhakta 等研究了TiO2 等光催化劑將CN -氧化為OCN - ,然后進一步氧化為CO2、N2、NO3-的過程。光催化劑通過光催化反應還可以使多種有害氣體分解為無害氣體,比如對汽車、摩托車等尾氣的NOx 和工廠排放的SO2 都有很好的降解率, 而本身卻在反應中不消耗。其他除以上光催化降解有機和無機污染物外, 光催化材料具有的超親水性能, 使其表面不能與油污等牢固結合,故其表面有防塵、防污、防霧、易干等功能。在陶瓷表面鍍有一層光催化材料,在紫外燈或太陽光的照射下產生催化作用, 可以分解有機物和除臭等功能,從而達到潔凈的效果。日本的TOTO 公司已經在世界上首次開發出自潔建筑衛生陶瓷。另外,光催化材料的氧化作用可以殺死細菌, 其原理一般認為光催化產生的空穴和形成于表面的氧離子表面態能與細菌組織進行生化反應,導致細菌的死亡。光催化材料制備的衛生陶瓷表面在室內熒光燈照射下, 1 h 之內可以殺死99 %附著的細菌, 因此光催化衛生陶瓷有很好的應用前景。
    3、光催化材料的發展方向和應用前景
        從目前的情況來看, 光催化氧化技術具有很好的應用前景和巨大的發展潛力。但是由于該方法是近十幾年才發展起來的, 許多方面的研究還不是很成熟, 故大量的研究只是停留在實驗室階段。其中西方和日本的起步較早,我國是最近幾年才開始重視和開展關于光催化氧化反應的工作。光催化材料的研究趨勢主要集中在以下幾個方面:
    3.1  TiO2 和鈣鈦礦結構的材料已經受到人們越來越多的重視。由于其成本低,催化活性好,有利于工業化大生產, 未來幾年對光催化材料的研究主要集中于此。
    3.2 目前的研究都是用汞燈等作為激發光源,由于其成本高等原因, 故很難實現光催化氧化反應的工業化。利用新的光源-太陽能是研究的關鍵。但是太陽光中能用于光催化的紫外線能量只占全部能量的3 %~ 5 % ,如何加寬材料的吸光范圍從而更有效地利用太陽能是今后研究的重點之一。
    3.3 對光催化反應加外場的研究是最近幾年才開始的, 比如光催化材料在電場、微波、超聲波的作用下光催化能力得到了很大的改善, 可以確信,關于外場的研究有很廣闊的應用前景,并成為光催化氧化反應產業化的關鍵。

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