光催化反应装置技术的介绍及其优点

光化学反应对人类的生存和发展起着不可或缺的作用。从光合作用合成人类基本生存所需的氮气、光催化反应装置食品和衣物到社会高度发展所需的各种新型材料、保健药品以及维护生态环境的光化学废物处理, 人类生活的很多方面都与光化学反应相关。有光参与的化学反应避免了许多传统化学反应给环境带来的污染(如有毒溶剂和废水)。此外, 通过光化学处理各种有机废物, 还可以消除对环境的影响。 

光化作用的一种,物质由于光的作用而分解的过程.光解作用是有机污染物真正的分解过程,因为它不可逆地改变了反应分子,强烈地影响水环境中某些污染物的归趋.一个有毒化合物的光化学分解的产物可能还是有毒的.光解过程可分为三类:第一类称为直接光解,这是化合物本身直接吸收了太阳能而进行分解反应;第二类称为敏化光解,水体中存在的天然物质(如腐殖质等)被阳光激发,又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应;第三类是氧化反应,天然物质被辐照而产生自由基或纯态氧(又称单一氧)等中间体,这些中间体又与化合物作用而生成转化的产物.直接光根据Grothus—Draper定律,只有吸收辐射(以光子的形式)的那些分子才会进行光化学转化.敏化光又称间接光解.一个光吸收分子可能将它的过剩能量转移到一个接受体分子,导致接受体反应,这种反应就是光敏化作用.

氧化反应:有机毒物在水环境中所常遇见的氧化剂有单重态氧(1O2),烷基过氧自由基(RO2·),烷氧自由基(RO·)或羟自由基(OH·).这些自由基虽然是光化学的产物,但它们是与基态的有机物起作用的,所以把它们放在光化学反应以外,单独作为氧化反应这一类.


     光催化氧化的优点:

  (1)反应条件温和、氧化能力强。
  (2)在染料废水、表而活性剂、农药废水、含油废水、氰化物废水、制药废水、有机磷化合物、多环芳烃等废水处理中,都能有效地进行光催化反应,使其转化为无机小分子,达到完全无害化的目的。
  (3)光催化氧化反应对许多无机物,如CN-、Au(CN)2-、I-、SCN-、Cr2O72-、Hg(CH3)2、 Hg2+等的去除也有广阔的应用前景。
  (4)可以破坏氰化物,以及电镀常用的各种有机螯合剂和添加剂,而达无害化。
  (5)可以除去各种水中的微生物、细菌和霉菌。
  (6)不仅可以破坏稀溶液(废水)中的有机物,而且可以破坏浓溶液(槽液)中的有机物。
  (7)是一种非常清洁的干处理法,不会引入任何其他物质到体系中。
  (8)能彻底破坏有机物而使其转化为CO2排出,处理的深度比其他方法高。


     光化学及光催化氧化法是目前研究较多的一项高级氧化技术。所谓光催化反应,光催化反应装置就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射,受激产生分子激发态,然后会发生化学反应生成新的物质,或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源于光子的能量,在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工艺,可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质。另外,在有紫外光的Fenton体系中,紫外光与铁离子之间存在着协同效应,使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快,促进有机物的氧化去除。

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