納米光催化技術(shù)在大氣污染治理中的應用論文
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摘要:現如今,環(huán)境污染問(wèn)題已成為全球性的問(wèn)題,加大環(huán)境保護力度,促進(jìn)環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調發(fā)展是世界經(jīng)濟發(fā)展的主要手段。大氣污染作為環(huán)境污染中的一種,加大大氣污染的治理力度,緩解溫室效應給社會(huì )發(fā)展帶來(lái)的難題,有利于實(shí)現和諧社會(huì )的建設;诖,文章主要對納米光催化技術(shù)進(jìn)行了分析,并對其在大氣污染治理中的應用進(jìn)行了研究,以供相關(guān)人士參考。
關(guān)鍵詞:納米光催化技術(shù);大氣污染;治理應用
納米光催化技術(shù)在大氣污染中的應用,可以提高大氣污染的治理水平。由于納米光催化技術(shù)的光敏效果較好,容易達到其反應條件,效率高,對環(huán)境及人體具有無(wú)害的特點(diǎn),所以,納米光催化技術(shù)已成為當前社會(huì )最先進(jìn)的空氣凈化技術(shù)。對納米光催化技術(shù)進(jìn)行分析與研究,充分了解其在大氣污染治理中的應用,有利于解決我國嚴重的霧霾問(wèn)題,優(yōu)化人們的生活環(huán)境,促進(jìn)經(jīng)濟的快速發(fā)展。
一、納米光催化技術(shù)理論
太陽(yáng)能作為“取之不盡,用之不竭”的清潔能源之一,在能源短缺和環(huán)境污染日趨嚴重的今天,其有效利用顯得尤為重要。而光催化污染物降解技術(shù)既能充分利用太陽(yáng)能,又能解決大氣污染物的處理難題。納米光催化技術(shù)作為一種新型的大氣污染物治理方法,在大氣污染控制方面具有巨大的應用潛力。與傳統的物理吸附法(活性炭)相比,利用納米光催化技術(shù)凈化空氣具有以下優(yōu)勢:催化降解反應可以在常溫常壓下進(jìn)行;操作簡(jiǎn)便;在太陽(yáng)光的激發(fā)下,能有效去除大氣中的污染物如NOx和VOCs,不會(huì )造成二次污染。
光催化技術(shù)理論主要基于“Fu-jishima-Honda”效應,20世紀70年代后期,Frank和Bard關(guān)于水中氰化物在TiO2表面的光分解研究及Carey等關(guān)于多氯聯(lián)苯在TiO2紫外光下的降解研究,極大推動(dòng)了光催化技術(shù)在環(huán)境污染治理方面的研究。半導體材料的催化氧化機理如下:當能量大于禁帶寬度的光照射半導體催化劑時(shí),價(jià)帶(va-lenceband,VB)上的電子被激發(fā),躍過(guò)禁帶進(jìn)入導帶(conductionband,CB),而在價(jià)帶上產(chǎn)生與電子()對應的空穴(),即產(chǎn)生自由電子-空穴對,活潑的電子、空穴在電場(chǎng)作用下可以分別從半導體的導帶、價(jià)帶遷移至半導體/吸附物界面,而且躍過(guò)界面,使被吸附物還原和氧化;同時(shí)也存在著(zhù)電子、空穴的復合。價(jià)帶空穴()將吸附的H2O氧化為羥基自由基(),導帶電子()將空氣中的O2還原為超氧自由基()。這兩個(gè)自由基(),是降解污染物的關(guān)鍵活性基團。其反應原理如下:
二、納米光催化技術(shù)的實(shí)際應用
納米光催化技術(shù)在大氣污染治理中的應用比較廣泛,TiO2作為應用效果較好的光催化劑,具有較好的抗酸堿性、耐光腐蝕性,其化學(xué)性質(zhì)穩定性較好,來(lái)源豐富,能源較大,具有產(chǎn)生的光生電子和空穴的電勢電位較高等優(yōu)勢。但是,在實(shí)際的納米光催化技術(shù)應用過(guò)程中,容易受到催化劑、有機物濃度的影響。因此,在大氣污染治理過(guò)程中,相關(guān)人員應重視這些因素對光催化技術(shù)的影響。
。ㄒ唬┐呋瘎⿲{米光催化技術(shù)的影響。納米光催化技術(shù)的原理,是利用催化劑凈化大氣的。在反應過(guò)程中,催化劑的表面積、粒徑等等,都會(huì )影響納米光催化反應。如:當催化劑的粒徑不斷縮小時(shí),溶液中的單位質(zhì)量粒子就會(huì )增多,雖然光的吸附效率有所增加,但是,光吸收不易飽和;當催化劑系統的表面積增加時(shí),就意味著(zhù)催化劑參加反應的面積增大,有利于催化反應的進(jìn)行,反之,則不利于催化反應的進(jìn)行。另外,催化劑的表面羥基及混晶效應,也是影響納米光催化反應的另一因素。
。ǘ┕庠磁c光強對大氣污染的影響。納米光催化技術(shù)常用的光源有黑光燈、高低壓汞燈、紫外燈、殺菌燈等,波長(cháng)在200-400nm的范圍內。一般情況下,在納米光催化反應過(guò)程中,其光的強度越強,催化反應速度就會(huì )逐漸趨于常數,但是,光量子效率則會(huì )隨著(zhù)光強度的變化而變化。此外,PH值不同,外加助催化劑及無(wú)機鹽等等,在一定程度上也會(huì )影響納米光催化技術(shù)的反應。
三、納米光催化大氣污染控制技術(shù)與其他技術(shù)的聯(lián)用
。ㄒ唬┦覂任廴究刂婆c通風(fēng)技術(shù)。目前常用室內環(huán)境凈化與通風(fēng)技術(shù)有主動(dòng)式和被動(dòng)式2種。前者是將室內環(huán)境凈化裝置與機械通風(fēng)系統有機結合起來(lái)成為一個(gè)整體,而后者采用空氣凈化過(guò)濾器結合自然通風(fēng)系統。這兩種技術(shù)均涉及高效通風(fēng)技術(shù),前者主要針對外源性污染,可采用高效低阻過(guò)濾的方式;而后者主要針對內源式污染,比較有效的方式為各種室內凈化技術(shù)。目前主要通風(fēng)方式包括混合通風(fēng)、置換通風(fēng)和個(gè)性化送風(fēng);旌贤L(fēng)和置換通風(fēng)均以營(yíng)造室內可感風(fēng)環(huán)境為目的,若將空調設定溫度調高必然會(huì )引起室內人員熱舒適性的降低;個(gè)性化送風(fēng)由于其實(shí)際使用中制約較多,在實(shí)際工程中較少。
。ǘ┻^(guò)濾技術(shù)。過(guò)濾技術(shù)主要包括納米纖維過(guò)濾技術(shù)、光催化纖維過(guò)濾技術(shù)、膜過(guò)濾技術(shù)。納米纖維過(guò)濾技術(shù)具有一定梯度結構的復合過(guò)濾材料可大大提高過(guò)濾性能,已用于室內空氣凈化、水體有機物凈化等領(lǐng)域,有望實(shí)現大規模工程化應用;納米光催化技術(shù)是一種新型的處理大氣污染物的方法,在大氣污染控制方面具有巨大的應用潛力。
四、結語(yǔ)
在大氣污染治理過(guò)程中,單獨利用納米光催化技術(shù)的效果并不是特別明顯,因此,在治理大氣污染過(guò)程中,相關(guān)人員應將納米光催化技術(shù)與其他先進(jìn)的大氣凈化技術(shù)進(jìn)行有效結合,提高大氣污染治理效果,保證人們生活健康。
參考文獻:
[1]曹軍驥,黃宇.納米光催化技術(shù)在大氣污染治理中的應用[J].科技導報,2016,17:64-71.
[2]王韶昱.光催化技術(shù)在室內空氣凈化器中的應用研究[D].浙江大學(xué),2013.
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