探究多相光催化在水污染治理中的应用

【摘 要】 随着水污染治理技术的发展进步，多相光化催化的应用越来越广泛。多相光催化具有较高的应用价值，对水污染处理有效性较高，能够有效降解污水中的污染物。本文将对多相光催化在水污染中对有机物降解进行具体分析，目的在于为水污染处理提供更加全面深入的理论基础。

【关键词】水污染；多相光催化；治理过程

水污染是我国环境污染中的重要问题，对社会发展和人民生活有着不同程度的恶劣影响。目前我国处理水污染手段较多，但治污方法不够理想。随着经济与科技的进步，新型治污手段越来越多，多相光催化水污染治理技术就是典型的治污手段，具有较高的应用价值，在工业污水治理中效果尤为明显。目前在我国的污水治理中多相光催化应用越来越广泛，成为国内污水治理的重要手段。

1多相光催化技术简析

多相光催化是近年来被广泛应用的重要环境治理方法，对大气污染、水污染等环境污染有着重要作用。多相光催化技术的应用原理主要在于应用催化剂进行污染治理，催化剂的运用是以半导体氧化物为主的利用太阳光进行驱动氧化的过程。从全面发展的角度来看，多相光催化技术是一种理想的治污技术。这种先进技术具有丰富的应用功能，例如对有机污染物的氧化分解，杀除细菌以及除臭等重要功能，还能有效的还原重技术离子，在水污染以及空气污染处理中较明显。

目前多相光催化应用多以TiO2半导体为基础，在水污染的治理过程中取得了一定成果，但也受到一定因素的影响，使多相光催化应用范围受到限制。多相光催化在吸收太阳能的过程中，只能吸收紫外线部分，对太阳能的利用率不高[1]。同时，由于光催化的量子效率不高，在污水治理的过程中，难以实现对较高浓度污染废料的降解和处理，使污水治理达不到理想效果。对于多相光催化技术应用中存在的不足，在应用中要不断加大研究力度，促进以光催化为核心的新技术产业的实现。

2多相光催化治理污水分析

2.1机理分析

多相光催化治理污水技术以氧气为氧化剂，以二氧化钛（TiO2）为催化剂，进行污染物的分解处理。TiO2具有较高的稳定性且无毒，是光催化技术中应用最为广泛的催化剂。TiO2光催化反应机理较为特殊，是一种复杂的氧化还原反应[2]。TiO2的光激发、光生电子和空穴的产生、载流子从催化剂内部扩散到表面、载流子和催化剂表面吸附物质之间的电荷转移等。当Ti02光催化剂表面受到不小于其禁带能量的光辐射时， TiO2光催化剂内部和表面都会产生光生电子和空穴。

在光催化反应中，有效的反应过程为光生空穴和电子与TiO2表面的吸附物发生作用，实现光催化反应。光生空穴的电子能力较强，具有较高的吸附性，与TiO2表面物质D发生反应，使原本受光源影响的物质被氧化。光生电子与吸附在TiO2表面的物质A发生还原反应：

多相光催化通过氧化与还原反应的作用，能够有效氧化水污染物。同时，氧化效果较强，能够有效破坏污染物的结构，使水污染中的污染物彻底氧化降解，不再产生二次污染。

2.2有机污染物治理应用

多相光催化技术对水污染中有机物的降解效果较为明显，主要体现在烃类和卤代有机物中。例如，对污染物中卤代有机物的降解，是多相光催化在水污染中的典型实践。卤代有机物广泛应用于工业造纸、农业药剂以及木材皮革的防腐中，是一种污染情况较为严重的水中污染物，降解困难，且毒性较大，在水污染影响中范围广，面积大，因此加大对卤代有机物的降解治理至关重要。根据上述对TiO2应用机理的分析可知，电子空穴与水形成OH・自由基，并与卤代芳烃进行反应，最终降解成CO2与HCI。多相光催化对卤代芳烃的降解过程为

光催化在卤代芳烃作用过程中降解的时间和效率存在差异性，通常需要较长的降解时间，但最终效果明显，具有较高的污染物治理功效。UV/H2O2、UV/O3、UV/TiO2、UV/表面活性剂等均是常用的方法，原污染物降解比例可达到86%-99%，降解速率常数随氧化剂的增加而增大，最终转化为无机酸和二氧化碳，不易生成大分子物质。多相光催化通过对污染物中间结构的破坏，实现对有机污染物的彻底治理[3]。 2.3多相光催化治理水污染的独特优势

多相光催化技术在水污染治理的过程中，具有一定的科学性和实用性，通过不断的实践证实，多相光催化治理水污染有着独特的优势。

1）多相光催化应用范围较广，适用性较强。通过实践证明，多相光催化技术在应用过程中适用的污染物处理范围十分广泛。部分水污染物无法通过物理沉降过滤，实现水质净化；多相光催化技术能够实现此类污染物的净化作用。

2）多相光催化环境污染治理，经济性能较高。光催化主要应用氧气（空气）为氧化剂，二氧化钛（Tio2）为催化剂，即安全又低廉，经济适用性较高。

3）治污效果更强。多相光催化能够改变水污染中污染物的中间结构，实现彻底治污。例如，应用多相光催化进行卤代有机物的降解治理，最终转化为无机酸和二氧化碳，有效分解污染物，实现完全降解。

3结束语

多相光催化技术在污水治理过程中有着重要的应用意义和实用价值，为解决我国水污染问题提供了重要的技术手段。现阶段我国水污染情况较为严重，且治理难度较高，在传统的水污染治理过程中，通常采用的技术方法为混凝沉降等物化法，无法实现彻底净化的目的。生化法是更具深度的处理方法，打破简单的分离污染物方法的模式，实现污染物无害化处理，达到治污标准。应用多相光催化技术，对有机污染物进行氧化技术处理，有效推进了水污染治理效果。为更好的实现水污染治理，要不断加大对多相光催化的研究力度，实现光催化技术的创新性跨越，为实现全面的环境污染治理提供科学有效的技术手段。

【参考文献】

[1]刘广龙.非金属元素掺杂半导体矿物制备、结构表征及光催化降解高/大分子有机污染物的研究[D].武汉：华中农业大学，2011（12）

[2]吴玉程，王岩，崔接武.纳米TiO_2在水污染治理与检测中应用的研究进展[J].功能材料信息，2011（06）

[3] Chen C， Ma W， Zhao J. Photocatalytic degradation of organic pollutants by co-doped Ti02 under visible light irradiation. [J].Curr Org Chem， 2010，14： 630-644.