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    3. 光催化反應裝置技術的介紹及其優點

      光化學反應對人類的生存和發展起著不可或缺的作用。從光合作用合成人類基本生存所需的氮氣、光催化反應裝置食品和衣物到社會高度發展所需的各種新型材料、保健藥品以及維護生態環境的光化學廢物處理, 人類生活的很多方面都與光化學反應相關。有光參與的化學反應避免了許多傳統化學反應給環境帶來的污染(如有毒溶劑和廢水)。此外, 通過光化學處理各種有機廢物, 還可以消除對環境的影響。 

      光化作用的一種,物質由于光的作用而分解的過程.光解作用是有機污染物真正的分解過程,因為它不可逆地改變了反應分子,強烈地影響水環境中某些污染物的歸趨.一個有毒化合物的光化學分解的產物可能還是有毒的.光解過程可分為三類:第一類稱為直接光解,這是化合物本身直接吸收了太陽能而進行分解反應;第二類稱為敏化光解,水體中存在的天然物質(如腐殖質等)被陽光激發,又將其激發態的能量轉移給化合物而導致的分解反應;第三類是氧化反應,天然物質被輻照而產生自由基或純態氧(又稱單一氧)等中間體,這些中間體又與化合物作用而生成轉化的產物.直接光根據Grothus—Draper定律,只有吸收輻射(以光子的形式)的那些分子才會進行光化學轉化.敏化光又稱間接光解.一個光吸收分子可能將它的過剩能量轉移到一個接受體分子,導致接受體反應,這種反應就是光敏化作用.

      氧化反應:有機毒物在水環境中所常遇見的氧化劑有單重態氧(1O2),烷基過氧自由基(RO2·),烷氧自由基(RO·)或羥自由基(OH·).這些自由基雖然是光化學的產物,但它們是與基態的有機物起作用的,所以把它們放在光化學反應以外,單獨作為氧化反應這一類.


           光催化氧化的優點:

        (1)反應條件溫和、氧化能力強。
        (2)在染料廢水、表而活性劑、農藥廢水、含油廢水、氰化物廢水、制藥廢水、有機磷化合物、多環芳烴等廢水處理中,都能有效地進行光催化反應,使其轉化為無機小分子,達到完全無害化的目的。
        (3)光催化氧化反應對許多無機物,如CN-、Au(CN)2-、I-、SCN-、Cr2O72-、Hg(CH3)2、 Hg2+等的去除也有廣闊的應用前景。
        (4)可以破壞氰化物,以及電鍍常用的各種有機螯合劑和添加劑,而達無害化。
        (5)可以除去各種水中的微生物、細菌和霉菌。
        (6)不僅可以破壞稀溶液(廢水)中的有機物,而且可以破壞濃溶液(槽液)中的有機物。
        (7)是一種非常清潔的干處理法,不會引入任何其他物質到體系中。
        (8)能徹底破壞有機物而使其轉化為CO2排出,處理的深度比其他方法高。


           光化學及光催化氧化法是目前研究較多的一項高級氧化技術。所謂光催化反應,光催化反應裝置就是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射,受激產生分子激發態,然后會發生化學反應生成新的物質,或者變成引發熱反應的中間化學產物。光化學反應的活化能來源于光子的能量,在太陽能的利用中光電轉化以及光化學轉化一直是十分活躍的研究領域。光催化氧化技術利用光激發氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結合。所用光主要為紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工藝,可以用于處理污水中CHCl3、CCl4、多氯聯苯等難降解物質。另外,在有紫外光的Fenton體系中,紫外光與鐵離子之間存在著協同效應,使H2O2分解產生羥基自由基的速率大大加快,促進有機物的氧化去除。

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