光催化在环境治理中的应用
光催化剂在环境污染治理中的应用前景
光催化剂在环境污染治理中的应用前景近年来，环境污染日益严重，给人类的健康和生态环境带来了巨大的威胁。
因此，寻找高效可行的环境治理方法变得尤为重要。
光催化剂作为一种新兴的环境治理技术，展示出了巨大的应用潜力。
本文将探讨光催化剂在环境污染治理中的应用前景。
首先，让我们了解一下光催化剂的基本原理。
光催化剂采用可见光或紫外光激发的方式，通过光催化反应将光能转化为化学反应能，进而催化分解或转化各种有害物质。
这种技术的有效性主要基于两个关键因素：光催化剂的化学活性和光催化反应的效率。
光催化剂通常是由二氧化钛等半导体材料制成，具有良好的光催化活性。
此外，通过改变光催化剂的形貌、结构和成分，还可以进一步提高光催化反应的效率。
在大气污染方面，光催化剂可以有效地降解有机污染物和氮氧化物等有害物质。
例如，通过在建筑物表面涂覆二氧化钛光催化剂，可以利用太阳光照射将大气中的有机污染物分解为无害的物质。
此外，光催化剂还可以用于汽车尾气净化，通过在催化转化器中引入光催化剂，可以显著降低废气中的有害物质含量。
水污染是另一个严重的环境问题，光催化剂也可以发挥重要的作用。
在水处理过程中，光催化剂可以加速半导体的光解反应，从而高效地降解水中的有机和无机污染物。
例如，在自来水处理中，光催化剂可以分解有机物、重金属离子和微生物等，从而提高水质。
此外，光催化剂还可以用于废水处理和污水深度处理，相比传统的化学处理方法，光催化技术具有更低的投资成本和更好的环境兼容性。
此外，光催化剂还可以应用于固体废弃物的处理。
固体废弃物中的有害物质往往需要经过长时间的处理才能彻底降解。
而利用光催化剂，可以在较短的时间内将有害物质降解为无害的物质，大大缩短处理时间，降低处理成本。
例如，通过将光催化剂引入废塑料的回收过程中，可以有效地分解废塑料中的有害物质，提高回收率和再利用率。
同时，光催化剂还具有一些其他的优点。
首先，光催化剂具有高效、无二次污染以及可再生的特点，不会对环境产生进一步的负面影响。
《2024年光催化纳米材料在环境保护中的应用》范文
《光催化纳米材料在环境保护中的应用》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，环境保护已成为全球关注的焦点。
光催化纳米材料作为一种新型的环境治理技术，因其高效、环保、可持续等优点，在环境保护领域得到了广泛的应用。
本文将重点探讨光催化纳米材料在环境保护中的应用，包括其工作原理、应用领域及未来发展趋势。
二、光催化纳米材料的工作原理光催化纳米材料是一种利用光能驱动的催化剂，其工作原理主要基于光吸收、电子传递和表面反应等过程。
当光催化材料受到光照时，其表面会产生激发态的电子和空穴，这些激发态的粒子具有极强的氧化还原能力，可以与吸附在材料表面的污染物发生反应，将其分解为无害的物质。
此外，光催化纳米材料还可以通过光敏化、表面修饰等方法提高其催化性能。
三、光催化纳米材料在环境保护中的应用1. 水处理领域光催化纳米材料在水处理领域具有广泛的应用。
通过将光催化纳米材料投入水中，可以利用太阳光或人工光源激发材料表面的电子和空穴，从而降解水中的有机污染物、重金属离子等。
此外，光催化纳米材料还可以用于净化废水、消毒、除臭等方面。
2. 空气净化领域光催化纳米材料在空气净化领域也具有显著的应用。
通过将光催化纳米材料应用于室内外空气净化器、车载空气净化器等产品中，可以有效地去除空气中的有害气体、细菌、病毒等污染物。
此外，光催化纳米材料还可以提高空气质量监测的准确性。
3. 土壤修复领域光催化纳米材料在土壤修复领域也具有潜在的应用价值。
通过将光催化纳米材料与土壤中的污染物发生反应，可以有效地降低土壤中的有害物质含量，提高土壤质量。
此外，光催化纳米材料还可以与其他修复技术相结合，如生物修复、物理修复等，提高土壤修复效果。
四、光催化纳米材料的优势与挑战优势：（1）高效性：光催化纳米材料具有较高的催化活性，可以快速地降解污染物。
（2）环保性：光催化纳米材料在降解污染物的过程中不产生二次污染。
（3）可持续性：光催化纳米材料具有较长的使用寿命，可以重复使用。
光催化氧化技术在环境治理中的应用
光催化氧化技术在环境治理中的应用现代社会，环境问题日益严重，大气污染、水体污染、土壤污染等问题不断凸显，给人类的生存环境带来了巨大的威胁。
因此，寻找一种高效、可持续的环境治理技术成为了当务之急。
而光催化氧化技术作为一种有效的环境治理技术，正逐渐得到人们的重视和应用。
光催化氧化技术是利用催化剂在光线作用下引发氧化反应，将有害物质转化为无害物质的一种技术。
在环境治理中，光催化氧化技术主要应用于空气净化、水处理和废气治理等领域。
首先，光催化氧化技术在空气净化方面具有重要的应用价值。
空气中的污染物主要包括二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等。
这些污染物不仅对人类的健康造成威胁，还会导致酸雨、光化学烟雾等环境问题。
而采用光催化氧化技术可以将这些污染物转化为二氧化碳和水等无害物质。
例如，一些研究表明，在光催化剂TiO2的作用下，二氧化硫可以被氧化转化为硫酸，进而再被水蒸气分解为硫酸和水。
这种光催化氧化技术不仅具有高效处理空气污染的能力，而且具有可持续发展的特点，因为光催化剂可以反复使用，不会被污染物破坏。
其次，光催化氧化技术在水处理领域也有广泛的应用。
随着人口的增加和工业化进程的加快，水资源日益紧缺，水体污染问题日益突出。
废水中的有机物、重金属离子、致病菌等成分对人类健康和生态环境造成严重威胁。
而光催化氧化技术能够将废水中的有机物氧化分解为CO2和H2O，同时可将重金属离子转化为不溶于水的氧化物沉淀。
另外，光催化氧化技术还可以杀灭微生物，从而达到消毒的效果。
这种针对水体污染的光催化氧化技术具有高效、节能、环保等特点，对于改善水质有着重要的意义。
此外，光催化氧化技术在废气治理方面也具有潜在的应用前景。
现代工业生产过程中产生的废气中，常常含有大量的有机物、氮氧化物和二氧化硫等有害成分。
这些废气会对大气环境和人体健康造成直接的危害。
而光催化氧化技术正是针对这些有害成分的处理和转化而发展起来的。
光催化剂的光催化性能可以将废气中的有害成分氧化为无害物质，从而净化废气排放。
光催化技术在环境污染治理上的应用实践
光催化技术在环境污染治理上的应用实践近年来，随着全球环境污染问题的日益突出，各国都开始寻求新的污染治理技术。
光催化技术作为一种高效、环保的治理手段，不断受到研究者的关注和应用。
它利用光能激发催化剂，通过催化气体或水中有害物质的分解、氧化还原等反应来达到净化环境的目的。
本文将从光催化技术的原理、应用领域和实践案例等方面，深入探讨光催化技术在环境污染治理上的应用实践。
首先，我们来了解一下光催化技术的基本原理。
光催化技术是一种将光能和催化剂相结合的处理方法。
在光催化反应过程中，催化剂的表面由于吸附的光照射而产生电荷分离，形成电子和空穴。
这些电子和空穴在催化剂表面上发生各种化学反应，通过还原、氧化等过程将环境中的有害物质分解为无害的物质。
此外，光催化技术在降解污染物的过程中还会产生活性氧物种，如羟基自由基、超氧自由基等，进一步加速污染物分解的速度。
光催化技术的应用领域广泛，包括空气净化、水处理、光催化杀菌等方面。
其中，空气净化是光催化技术的重要应用之一。
光催化材料如二氧化钛等具有很强的氧化还原性，可以将空气中的有机污染物、气态有毒物质等分解为无害的物质。
研究表明，光催化技术对苯、甲醛、二氧化硫等有机污染物有较好的去除效果，并且能够去除空气中的细菌和微生物，净化空气。
水处理领域也是光催化技术的重要应用方向之一。
水是人类生活必需的资源，但水污染严重影响着人们的生活质量和健康。
光催化技术可用于水中有害物质的降解和去除。
研究表明，光催化技术对水中的有机物、重金属离子、抗生素废水等具有良好的去除效果。
例如，钛酸锐钛纳米颗粒催化剂在紫外光照射下，可以有效降解水中的有机污染物。
此外，光催化技术还可以应用于光催化电极技术和光催化电化学技术，进一步提高水处理效果。
除了空气净化和水处理，光催化技术在其他领域也有广泛的应用。
例如，光催化杀菌技术可以用于医疗设备的消毒、水产养殖水质处理等方面。
光催化技术还可以应用于除臭、废气处理、有机废弃物处理等领域。
光催化技术在环境净化中的应用
光催化技术在环境净化中的应用光催化技术是一种以光为催化剂的环境治理技术，通过光反应中的化学反应来降解和去除有害物质，达到环境净化的目的。
随着环境污染问题日益严重，光催化技术作为一种有效的环境治理手段，被广泛应用于空气和水的净化。
本文将从空气和水两个方面来论述光催化技术在环境净化中的应用。
一、光催化技术在空气净化中的应用光催化技术在空气净化中的应用主要集中在室内空气净化和工业废气处理两个方面。
1. 室内空气净化室内空气污染对人们健康造成了很大的威胁，而光催化技术可以有效地降低室内空气中的有害物质含量。
通过使用光催化剂，在光照下可以将空气中的有机污染物、甲醛、苯等有害物质转化为无害的水和二氧化碳。
此外，光催化技术还可以有效去除细菌、病毒等微生物，改善室内环境品质。
2. 工业废气处理工业废气中的有害物质对环境和人类健康造成了巨大的威胁。
光催化技术可以有效地降解和去除废气中的有害气体，如二氧化硫、氮氧化物等。
通过使用光催化剂，废气中的有害气体在光照下发生光催化反应，转化为无害的物质。
这种方法对于工业废气的净化具有很高的效率和可行性。
二、光催化技术在水净化中的应用光催化技术在水净化中的应用主要包括水处理和水污染修复两个方面。
1. 水处理光催化技术可以用于饮用水和废水的处理。
通过光催化剂，可以将水中的有机污染物、重金属离子等有害物质光催化降解为无害的物质。
这种方法对于提高饮用水的品质和处理废水具有重要意义。
2. 水污染修复光催化技术可以修复污染水体中的有害物质和污染源。
例如，光催化技术可以修复河流、湖泊等水体中的有机污染物、油污、重金属等，并将其转化为无害物质，实现水体的修复和净化。
三、光催化技术的优势和挑战光催化技术在环境净化中具有以下优势：1. 高效清除有害物质：光催化技术可以高效地降解和去除空气和水中的有害物质，具有出色的去污能力。
2. 无二次污染：光催化技术在反应过程中将有害物质转化为无害物质，避免了传统处理方法中的转移和二次污染问题。
光催化技术在环境治理中的应用
光催化技术在环境治理中的应用随着工业的发展和城市的不断扩张，人类对环境的影响日益增大，环境污染也成为了一个日益严重的问题。
为了保护环境、净化空气、水源和土地，人们研究开发了各种环保技术。
其中，光催化技术因其高效、环保等优点，成为了环境治理领域中的一种重要技术。
一、光催化技术的原理与特点光催化技术是一种利用光照条件下半导体催化剂的化学反应，来去除有害物质和逐步使废气、废水净化的过程。
光催化技术的精髓是将吸附和反应结合起来，通过催化剂吸附有机污染物质，然后在光的作用下进行氧化分解，最终转变成简单无害的物质，通常是二氧化碳和水。
光催化技术的优点不仅在于它的高效性、易操作性和成本可控性，而且还可以解决有机污染物质不易分解和毒性较大的问题。
此外，光催化技术还具有良好的适应性和可靠性，能够适用于各种不同的环境和污染物质。
二、光催化技术在空气净化中的应用光催化技术在空气净化方面的应用主要是针对VOCs和NOx等氧化性气体的处理。
VOCs是一种具有强烈刺激性和毒性的有机物质，存在于各种工业过程、生产源和日常生活中。
NOx是一种大气污染物，人们普遍把它与车辆尾气排放、化工、冶金和能源生产等行业联系在一起。
通过光催化技术的处理，可将VOCs和NOx等氧化性气体在光照作用下迅速转化为CO2和H2O等无害物质。
具体技术方案可采用如TiO2催化剂、紫外线等低耗能光源等。
三、光催化技术在水处理中的应用光催化技术在水处理方面应用广泛，主要应用于水中有害有机物质的分解和去除，如水中有毒化合物和色素、臭氧等。
研究表明，通过光催化技术处理后，水中的有害有机物含量大大降低，颜色减少，甚至可以满足饮用水标准。
四、光催化技术在土地治理中的应用近几年来,随着城市建设与工业发展，土地污染日益严重，给环境造成了巨大的影响。
传统化学和物理方法和土壤修复效果十分有限，而反之光催化技术逐渐被人们关注和应用于土地治理。
光催化技术进行土地修复的步骤涉及多领域多学科技术，大致包括五个步骤：采样分析；设定修复目标及时间进度；确定具体的修复技术，如防护层、土壤堆肥等；进行修复工程建设；监测效果，并并根据实际情况调整修复技术方案。
光催化技术在环境治理中的应用
光催化技术在环境治理中的应用第一章概述近年来，随着城市化进程的加速和工农业生产持续增长，环境问题已成为全球性问题。
其中，水污染、大气污染和土壤污染是影响人类生存、健康和环境质量最严重的问题之一。
在这些问题中，光催化技术成为了一种流行且效果明显的解决方案。
本文将阐述光催化技术在环境治理中的应用。
第二章光催化技术的原理光催化技术是通过利用半导体材料表面的光催化剂在光照下，激发出电子-空穴对，从而带来一系列化学反应。
在这种光催化反应中，光催化剂的作用是吸收入射光子，将光子的能量转化为电子-空穴对，并进一步利用电子-空穴对的化学反应来分解和转化有机和无机物质。
通过不断激活光催化剂，其对污染物质的吸附、分解和转化等过程将不断进行，以达到净化环境的目的。
第三章光催化技术在水污染治理中的应用（1）光催化降解有机物：通过调控光催化材料的性质和结构，可以大幅度提高水中有机物质的降解效率。
例如，使用铜氧化物修饰的二氧化钛催化剂，可将水中的有机物质转化为CO2和H2O，对于处理色度和污染度较高的水质，具有很好的效果，可将水质污染降至可接受范围内。
此外，光催化技术还可用于处理废弃药水、有机溶剂等特殊污染物。
（2）光催化氧化重金属离子：重金属离子对人体健康和环境质量有较大危害，因此，光催化技术可用于重金属离子的治理。
例如，使用NiCo2O4光催化剂可快速去除水中的铜、铅、汞等重金属离子。
而且，它能将离子转化成相对稳定的离子体，避免了其进入生物体内引起的二次污染。
第四章光催化技术在大气污染治理中的应用（1）光催化降解有机污染物：在大气中，光催化技术可用于降解有机污染物。
例如，使用二氧化钛或氧化锆等材料，能够将汽车尾气中的有机污染物转化为水和CO2，在大气中降解有害物质的同时，增加了大气中的氧气含量。
（2）光催化还原NOx：光催化还原NOx是一种用于降低大气中氮氧化物浓度的技术。
在光照下，光催化剂中的电子-空穴对会对NOx进行还原性反应，使其被还原成生成氮气和水蒸气等无害物质。
光催化技术在环境治理中的应用
光催化技术在环境治理中的应用第一章介绍光催化技术光催化技术是利用光氧化和光还原反应，在光照条件下，通过光催化剂催化有害物质的降解或转化为无害物质的一种新型环境治理技术。
它是一种以光为驱动力的化学反应过程，对污染物有高效率、高选择性和低成本的净化效果。
第二章光催化技术在空气治理中的应用2.1 光催化技术在室内空气净化中的应用光催化技术常常被应用于室内空气净化，通过光催化剂吸附和分解有害气体，如甲醛、苯等，从而提高室内空气质量。
相比传统的空气净化技术，光催化技术具有高效率、无二次污染和低能耗的优势。
2.2 光催化技术在室外空气污染治理中的应用室外空气污染是城市面临的一大挑战，光催化技术可以通过光催化剂催化有害气体的分解，减少空气中的臭氧和有机物浓度，从而改善空气质量。
特别是在工业区和交通密集区域，光催化技术的应用潜力巨大。
第三章光催化技术在水污染治理中的应用3.1 光催化技术在地表水污染治理中的应用地表水污染是全球范围内面临的一大环境问题，光催化技术可以利用可见光催化剂催化降解水中的有害物质，如重金属离子、有机物等。
与传统的水处理方法相比，光催化技术具有高效、环保和低运行成本等优势。
3.2 光催化技术在废水处理中的应用废水处理是光催化技术的另一个重要应用领域。
光催化技术可以通过光催化剂的活性作用，将废水中的有机物、重金属离子等进行降解和去除，从而达到净化水体的目的。
此外，光催化技术还可以用于废水的回用和资源化利用。
第四章光催化技术在固体废物处理中的应用4.1 光催化技术在有机固体废物降解中的应用光催化技术可以利用光催化剂对有机固体废物进行降解，将其转化为无害物质。
这种方法被广泛用于城市垃圾处理、农业废弃物利用等方面，效果显著且无二次污染。
4.2 光催化技术在重金属污染处理中的应用重金属污染是固体废物处理的一个重要问题，利用光催化技术可以将重金属离子固定在光催化剂上，并通过光催化反应将其转化为无害的物质或沉淀，从而达到固体废物的治理与处理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光催化的辅助激发措施及其在环境治理中的应用*易志刚1,2,徐晓玲2,周祚万2(1 西南交通大学峨眉校区基础部,峨眉614202;2 西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术教育部重点实验室,成都610031)摘要 半导体光催化材料以其独特的光化学特性在环境治理领域显示出广阔的应用前景。
介绍了光催化技术在环境治理中的应用及其存在的问题,综述了超声波、电化学、微波、热能等辅助激发措施与光催化协同作用降解环境污染物的研究进展,分析了产生协同效应的原理,并展望了该领域未来的技术发展。
关键词 光催化 声 光催化 电 光催化 微波 光催化 热 光催化 环境治理中图分类号:X703.1 文献标识码:AThe Assisted Excitations for Photocatalysis and Their Applicationsin Environment TreatmentsYI Zhigang 1,2,XU Xiaoling 2,ZHOU Zuow an 2(1 Department of Basic Co ur ses,So ut hw est Jiaoto ng U niver sity,Emei Cam pus,Emei 614202;2 Key L abo rato ry o fAdvanced T echnolo gies o f M aterials of M inistry of Educatio n,Scho ol o f M ater ial Science and Eng ineering ,Southw est Jiaoto ng U niver sity,Chengdu 610031)Abstract Semiconductor pho tocatalytic materials w ith unique pho tochemical propert ies display a br oad applica tion pro spects in the field of environmental treatment.T he ex isting pr oblems o f photocatalysis in env ir onment treat ment in recent year s ar e analy zed,and the r esear ch dev elopments and applicatio ns respect to sono photocatalysis,elec tro photo cataly sis,micr owav e pho tocataly sis,thermo photo cataly sis ar e reviewed.T he mechanisms o f synerg istic effects o n the assisting photo cat alyt ic ox idations are analy zed,and the future pro spects in photo cataly st s ar e also dis cussed in this paper.Key words photo cat alysis,sono photo cataly sis,elect ro photo cat aly sis,m icrow ave photocatalysis,thermo pho tocatalysis,environment treatment*国家 十一五 863计划(2009A A 03Z427);西南交通大学峨眉校区科技基金资助项目(20090131)易志刚:男,1979年生,博士生,讲师,从事环境功能材料研究 周祚万:通讯作者,博士生导师,教授 T el:028 ******** E mail:zw zho u@at 自20世纪70年代日本学者H onda K 和Fujishim a A 发表了关于在n 型半导体T iO 2电极上光解水的论文[1]以来,多相光催化材料很快引起了人们的极大兴趣。
随后,加拿大科学家Carey 等[2]将纳米T iO 2光催化技术应用于剧毒多氯联苯的降解研究,揭开了光催化技术在环保领域应用的序幕。
大量研究表明[3-8],半导体光催化材料受到一定波长的光照射时,其价带上的电子被激发到导带,产生电子 空穴对,部分电子、空穴迁移到材料表面,并与材料表面吸附的某些物质发生电荷俘获或转移反应,形成H O !、O 2-!、H O 2!等具有高活性的自由基,而且借助后者的高化学活性还可将有机污染物转化成CO 2、H 2O 、S O 42-、N O 3-、PO 43-以及卤素离子等无机小分子物质。
窄禁带光催化材料(如CdS 、CdS e 、PbS 、M oS 2、C u 2O 、 Fe 2O 3等)的可见光吸收能力强,但催化活性较低,且易发生化学和光腐蚀,在水中形成有害离子,故不适合用于污染物降解;宽禁带光催化材料(T iO 2、ZnO 、Sr T iO 3、ZnS)具有良好的光催化性能,但只有在紫外光照射下才能被激发,且光生电子与空穴的复合率高,光量子效率低,使其在污染治理领域的应用受到很大限制。
为此,科研工作者对半导体材料进行了大量改性研究,提出了诸如半导体复合、贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属离子掺杂、染料敏化等技术措施,使半导体材料的光催化性能得到了很大改善[9]。
除此之外,研究还发现超声波、电化学、微波、热等可作为激活半导体材料的能量源,与光照联合作用产生很好的协同效应,有效提高半导体材料的催化活性。
不同能量激发半导体产生催化活性或多种能量与光照协同作用激发半导体产生催化活性越来越成为高级氧化技术降解污染物的重要研究方向。
1 声 光协同催化在超声波化学氧化或超声波分解反应过程中,频率在20~1000kH z 的超声波能在水溶液中产生超声空化效应,微小的空化气泡在瞬间形成、崩破,释放出大量的能量,在空化!7!光催化的辅助激发措施及其在环境治理中的应用/易志刚等气泡周围形成5000K、50M Pa的局部高温、高压环境,使水分解产生OH!、H!、H O2!等高活性的自由基,提高对污染物的降解效率[10]。
另外,空化气泡内的极端高温还能使被俘获到的气泡内的分子发生热分解反应。
C.Petrier等[11]利用超声波作用降解污染物的研究表明,挥发性和疏水性的物质主要靠高温热分解作用去除,而难挥发性和亲水性的物质主要靠自由基的氧化作用去除。
因为超声波分解水产生高活性自由基的能力非常有限,单独使用超声波化学氧化很难完全降解有机污染物分子,甚至可能在反应过程中产生比原有污染物危害更大的中间产物[12]。
为了克服单独使用超声波化学降解污染物的不足,有研究者提出了利用超声波空化效应释放的能量作为半导体材料的能量源,激发半导体材料产生电子 空穴对,促使大量反应活性中心形成的方法,称为超声波催化[13]。
Jun Wang等以T iO2、ZnO等半导体材料作为催化剂,利用超声波作为能量源,对甲基橙[14]、硝苯硫磷酯[15]、刚果红[16]、酸性品红[17]、酸性红 B[18,19]等多种污染物的降解进行了系统研究,结果表明,光催化处理色度较高、污染物浓度较大的废水时,紫外光的利用率低,导致污染物降解效率降低,而超声波能有效克服光催化的不足,对多种污染物有很好的降解效果。
Jun Wang等[20]还利用超声波作为能量源,研究了不同晶型结构的T iO2催化降解甲基橙的效果,与光催化效果相比,金红石型T iO2表现出了比锐钛矿型TiO2更好的催化效果。
为了克服光催化降解污染物时催化剂易团聚、降解产物难脱附、光能利用率低等不足,将超声波催化与光催化相结合的声 光协同催化越来越成为研究重点。
N.L.St ock 等[21]利用640kH z高频超声波和紫外光辐射,以T iO2为催化剂来降解萘酚蓝黑染料,结果表明,一级反应速率常数K (U S+UV+T iO2)比K(US)提高76.3%,比K(U V+ TiO2)提高约2.3倍,12h后UV+TiO2、US、U S+UV+ TiO2对污染物的矿化程度分别为35%、68%、80%。
Y. C.C hen等[22]利用450W中压汞灯和20kH z声波发生器的联合作用降解苯酚,结果表明,U S+U V对苯酚的降解速率比单独使用U V的作用提高了63%,比U S提高了约12.5倍。
J.Peller等[23]研究了2,4 二氯苯氧基乙酸、2,4 二氯苯氧基丙酸的声 光协同催化降解过程,发现单独使用超声波分解难以实现完全矿化,4~5h高频超声波反应后TOC降解率不足50%;单独光催化容易产生毒性更强的中间产物2,4 二氯酚;声、光同时作用时,可以使其迅速降解并完全矿化,且没有产生有毒的中间产物,TiO2的用量明显减少。
Deme trios E.等[24]研究了活性黑 5的声 光协同催化降解过程,发现活性黑 5的初始质量浓度为60m g/L,以0.25m g/L T iO2作为催化剂时,在U V(9W U VA)的照射下,60min后染料可完全降解;在U S(80kH z,135W)作用下,60m in后降解不到10%;当UV+US同时作用时,降解速率明显快于单独作用时的速率。
超声波和光催化共同作用降解污染物能产生比超声波催化和光催化单独作用时更好的效果,表现出协同效应,其特点和优势主要归纳为[25-30]:(1)超声波空化效应和光能激发同时作为能量源激发半导体材料产生的电子和空穴,使溶液中自由基的量得到增加。
(2)超声波产生的冲击能加强溶液中反应物、生成物、自由基与催化剂之间的液 固传质速率;同时,空化气泡崩破对催化剂表面的冲刷作用有利于催化剂表面降解产物的脱附,使其保持更多的活性位参与反应。
(3)超声波作用能使催化剂表面产生点蚀现象,同时,超声波还有利于纳米催化分散,增大催化剂的比表面积。
(4)超声空化气泡的形成和崩破都在瞬间完成,会产生局部点位上的高温、高压环境,提高了化学反应的速率。
2 电 光协同催化电化学反应因具有装置简单、易于控制等优点而在水污染治理领域得到广泛应用。
电催化氧化是在电化学反应中加入合适的催化剂,以使电化学反应在污染治理方面的效率得到很大提高[31]。
电催化反应主要通过阳极反应直接降解有机物,或通过阳极反应产生H O!、O3、H2O2等活性物质降解有机物,这种降解途径使有机物分解更加彻底,不易产生有毒有害的中间产物[32]。
但目前的研究表明,电催化所需的电极种类较少,还存在常用的石墨电极强度差、在电流密度较高时电极损耗大、电极氧化有机物能力差、电流效率低等明显不足;贵金属电极虽对难降解有机物有较好的效果,但价格昂贵,且易中毒而失去电催化活性。