光催化:二氧化鈦光催化技術(shù)的應(yīng)用
光催化:二氧化鈦光催化技術(shù)的應(yīng)用?近十幾年來,伴隨著可持續(xù)發(fā)展這一主題,全球性環(huán)境問題受到越來越多的關(guān)注。20世紀(jì)末和21世紀(jì)初,分別在里約熱內(nèi)盧和約翰內(nèi)斯堡召開的兩次環(huán)境與發(fā)展大會(huì)上,各國代表針對(duì)臭氧層破壞、全球氣候變化、荒漠化等重要環(huán)境議題,先后制定了《蒙特利爾議定書》、《聯(lián)合國氣候變化框架公約》及《京都議定書》、《荒漠化防治公約》等國際條約,號(hào)召世界各國共同保護(hù)地球環(huán)境。在眾多解決環(huán)境污染的控制方法中,使用光催化劑降解污染物這一方法,為終解決光催化技術(shù)及應(yīng)用這一問題提供了一條新途徑。該方法由于利用一次能源太陽光而且凈化過程不會(huì)產(chǎn)生二次污染,且價(jià)格低廉,容易大規(guī)模生產(chǎn),所以被認(rèn)為是理想的解決問題的方法之一。
二氧化鈦光催化技術(shù)的應(yīng)用
自1977年Frank等提出用光催化劑分解聯(lián)苯及氧化聯(lián)苯設(shè)想以來0,越來越多的光催化劑已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)可應(yīng)用到環(huán)境保護(hù)中。光催化技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境控制領(lǐng)域具有如下優(yōu)勢(shì):光催化可在常溫下進(jìn)行,節(jié)省能源(僅需低功率UV光源,不需要加溫);光催化技術(shù)可將有毒有機(jī)物進(jìn)行礦化而不會(huì)造成二次污染(如二英等);光催化技術(shù)效率高,壽命長(zhǎng),維護(hù)簡(jiǎn)單,運(yùn)行費(fèi)用低;光催化劑效入,光催化劑必將在環(huán)境凈化方面扮演一個(gè)重要的角色。此外,光催化技術(shù)殺菌能力的普適性強(qiáng),在醫(yī)療衛(wèi)生等方面都將給人類帶來大的益處。
二氧化鈦光催化技術(shù)的應(yīng)用
環(huán)境污染可分為水體污染、固體廢棄物污染、大氣污染和噪聲污染等。其中水體污染固體廢棄物污染和大氣污染的日益嚴(yán)重,已經(jīng)嚴(yán)重制約了生活質(zhì)量的提高,故備受關(guān)注。研究表明,納米TiO2能處理多種有毒化合物,可以將水中的烴類、鹵代烴、酸、表面活性劑、染料廢水、含氮有機(jī)物、有機(jī)殺蟲劑、木材防腐劑和燃料油等(見表1-1)很快地完全氧化為CO2、H2O等無害物質(zhì)。無機(jī)物污染物也可在TO2表面產(chǎn)生光化學(xué)活性,獲得凈化。例如,廢水中的Cr具有較強(qiáng)的致癌作用,在酸性條件下,TO2對(duì)Cr+具有明顯的光催化還原作用,其還原效率高達(dá)85%12。
二氧化鈦光催化技術(shù)的應(yīng)用
迄今為止,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有2000多種難降解的有機(jī)化合物可以通過光催化反應(yīng)而迅速降解目前,發(fā)達(dá)國家已嘗試應(yīng)用光催化技術(shù)來解決日益嚴(yán)重的水、空氣和土壤等環(huán)境污染問題13-1。西班牙的PSA建造了歐洲一臺(tái)工業(yè)規(guī)模的廢水處理反應(yīng)裝置,處理含有苯酚、乙二醇、苯乙烯等多種有機(jī)污染物的樹脂廠廢水,年處理能力為1000m3;-在美國已將這些技術(shù)應(yīng)用于光催化空氣凈化器以及核污染土壤的凈化處理等方面。在廢氣凈化方面,利用光催化氧化反應(yīng),可將汽車尾氣中的NO、CO轉(zhuǎn)化成無害的N2和CO2;還可以凈化室內(nèi)空氣、冰箱異味等。在日本已將光催化劑鍍?cè)诟咚俟飞系乃淼勒彰鳠羯?,用于分解通過的汽車所排放的廢氣,效果很好。這種玻璃還不易結(jié)霧,能保持透明度。除此以外,光催化劑技術(shù)從日用品到建材,以及通信、交通等領(lǐng)域均在廣泛應(yīng)用。
光催化產(chǎn)品有光氧催化設(shè)備、光氧化活性炭一體機(jī)、空氣凈化器、具有自清潔的建筑玻璃、瓷磚衛(wèi)生潔具、車廂擋風(fēng)玻璃、眼鏡片等產(chǎn)品因而光催化技術(shù)在環(huán)境保護(hù)上的應(yīng)用開發(fā)在我國有廣闊的應(yīng)用前景。雖然我國在光催化技術(shù)應(yīng)用開發(fā)方面還處于起步階段,但在基礎(chǔ)研究方面,為光催化技術(shù)環(huán)境凈化應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。
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