探究多相光催化在水污染治理中的應用

孟祥芳，陳愛燕

（山東海美儂項目咨詢有限公司，濟南　250100）

探究多相光催化在水污染治理中的應用

孟祥芳，陳愛燕

（山東海美儂項目咨詢有限公司，濟南250100）

【摘要】隨著水污染治理技術的發展進步，多相光化催化的應用越來越廣泛。多相光催化具有較高的應用價值，對水污染處理有效性較高，能夠有效降解污水中的污染物。本文將對多相光催化在水污染中對有機物降解進行具體分析，目的在于為水污染處理提供更加全面深入的理論基礎。

【關鍵詞】水污染；多相光催化；治理過程

水污染是我國環境污染中的重要問題，對社會發展和人民生活有著不同程度的惡劣影響。目前我國處理水污染手段較多，但治污方法不夠理想。隨著經濟與科技的進步，新型治污手段越來越多，多相光催化水污染治理技術就是典型的治污手段，具有較高的應用價值，在工業污水治理中效果尤為明顯。目前在我國的污水治理中多相光催化應用越來越廣泛，成為國內污水治理的重要手段。

1　多相光催化技術簡析

多相光催化是近年來被廣泛應用的重要環境治理方法，對大氣污染、水污染等環境污染有著重要作用。多相光催化技術的應用原理主要在于應用催化劑進行污染治理，催化劑的運用是以半導體氧化物為主的利用太陽光進行驅動氧化的過程。從全面發展的角度來看，多相光催化技術是一種理想的治污技術。這種先進技術具有豐富的應用功能，例如對有機污染物的氧化分解，殺除細菌以及除臭等重要功能，還能有效的還原重技術離子，在水污染以及空氣污染處理中較明顯。

目前多相光催化應用多以TiO2半導體為基礎，在水污染的治理過程中取得了一定成果，但也受到一定因素的影響，使多相光催化應用范圍受到限制。多相光催化在吸收太陽能的過程中，只能吸收紫外線部分，對太陽能的利用率不高［1］。同時，由于光催化的量子效率不高，在污水治理的過程中，難以實現對較高濃度污染廢料的降解和處理，使污水治理達不到理想效果。對于多相光催化技術應用中存在的不足，在應用中要不斷加大研究力度，促進以光催化為核心的新技術產業的實現。

2　多相光催化治理污水分析

2.1機理分析

多相光催化治理污水技術以氧氣為氧化劑，以二氧化鈦（TiO2）為催化劑，進行污染物的分解處理。TiO2具有較高的穩定性且無毒，是光催化技術中應用最為廣泛的催化劑。TiO2光催化反應機理較為特殊，是一種復雜的氧化還原反應［2］。TiO2的光激發、光生電子和空穴的產生、載流子從催化劑內部擴散到表面、載流子和催化劑表面吸附物質之間的電荷轉移等。當Ti02光催化劑表面受到不小于其禁帶能量的光輻射時，TiO2光催化劑內部和表面都會產生光生電子?和空穴。

在光催化反應中，有效的反應過程為光生空穴和電子與TiO2表面的吸附物發生作用，實現光催化反應。光生空穴的電子能力較強，具有較高的吸附性，與TiO2表面物質D發生反應，使原本受光源影響的物質被氧化。光生電子與吸附在TiO2表面的物質A發生還原反應：

多相光催化通過氧化與還原反應的作用，能夠有效氧化水污染物。同時，氧化效果較強，能夠有效破壞污染物的結構，使水污染中的污染物徹底氧化降解，不再產生二次污染。

2.2有機污染物治理應用

多相光催化技術對水污染中有機物的降解效果較為明顯，主要體現在烴類和鹵代有機物中。例如，對污染物中鹵代有機物的降解，是多相光催化在水污染中的典型實踐。鹵代有機物廣泛應用于工業造紙、農業藥劑以及木材皮革的防腐中，是一種污染情況較為嚴重的水中污染物，降解困難，且毒性較大，在水污染影響中范圍廣，面積大，因此加大對鹵代有機物的降解治理至關重要。根據上述對TiO2應用機理的分析可知，電子空穴與水形成OH·自由基，并與鹵代芳烴進行反應，最終降解成CO2與HCI。多相光催化對鹵代芳烴的降解過程為

光催化在鹵代芳烴作用過程中降解的時間和效率存在差異性，通常需要較長的降解時間，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到86%-99%，降解速率常數隨氧化劑的增加而增大，最終轉化為無機酸和二氧化碳，不易生成大分子物質。多相光催化通過對污染物中間結構的破壞，實現對有機污染物的徹底治理［3］。

2.3多相光催化治理水污染的獨特優勢

多相光催化技術在水污染治理的過程中，具有一定的科學性和實用性，通過不斷的實踐證實，多相光催化治理水污染有著獨特的優勢。

1）多相光催化應用范圍較廣，適用性較強。通過實踐證明，多相光催化技術在應用過程中適用的污染物處理范圍十分廣泛。部分水污染物無法通過物理沉降過濾，實現水質凈化；多相光催化技術能夠實現此類污染物的凈化作用。

2）多相光催化環境污染治理，經濟性能較高。光催化主要應用氧氣（空氣）為氧化劑，二氧化鈦（Tio2）為催化劑，即安全又低廉，經濟適用性較高。

3）治污效果更強。多相光催化能夠改變水污染中污染物的中間結構，實現徹底治污。例如，應用多相光催化進行鹵代有機物的降解治理，最終轉化為無機酸和二氧化碳，有效分解污染物，實現完全降解。

3　結束語

多相光催化技術在污水治理過程中有著重要的應用意義和實用價值，為解決我國水污染問題提供了重要的技術手段。現階段我國水污染情況較為嚴重，且治理難度較高，在傳統的水污染治理過程中，通常采用的技術方法為混凝沉降等物化法，無法實現徹底凈化的目的。生化法是更具深度的處理方法，打破簡單的分離污染物方法的模式，實現污染物無害化處理，達到治污標準。應用多相光催化技術，對有機污染物進行氧化技術處理，有效推進了水污染治理效果。為更好的實現水污染治理，要不斷加大對多相光催化的研究力度，實現光催化技術的創新性跨越，為實現全面的環境污染治理提供科學有效的技術手段。

【參考文獻】

［1］劉廣龍.非金屬元素摻雜半導體礦物制備、結構表征及光催化降解高/大分子有機污染物的研究［D］.武漢：華中農業大學，2011（12）

［2］吳玉程，王巖，崔接武.納米TiO_2在水污染治理與檢測中應用的研究進展［J］.功能材料信息，2011（06）

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［3］Chen C，Ma W，Zhao J.Photocatalytic degradat ion of organic pol lutants by co-doped Ti02 under visible l ight irradiation.［J］.Curr Org Chem，2010，14：630-644.