所謂光化學(xué)反應(yīng)，就是在光的作用下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。在自然環(huán)境中有一部分近紫外光(190~400nm)，他們極易被有機(jī)污染物吸收、在有活性物質(zhì)存在時(shí)就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的光化學(xué)反應(yīng)使有機(jī)物降解。天然水體中存在大量的活性物質(zhì)，如氧氣、親核劑·OH以及有機(jī)還原物質(zhì)等、因此在光照的河水、海水表面發(fā)生著復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)。光降解通常指有機(jī)物在光作用下、逐步氧化成低分子中間產(chǎn)物，最終生成二氧化碳、水及其他離子(如NO₃ 、 PO₄、鹵素等)。利用光化學(xué)反應(yīng)治理污染，包括無(wú)催化劑和有催化劑參與的光化學(xué)氧化前者多采用臭氧和過(guò)氧化氫等作氧化劑。在紫外線的照射下使污染物氧化分解;后者又稱為光催化氧化、一般可分為均相和多相(非均相)催化兩種類型

1、光催化氧化法的作用機(jī)理

光催化反應(yīng)原理是以半導(dǎo)體能帶理論為基礎(chǔ)的。半導(dǎo)體粒子一般由填滿電子的低能價(jià)帶(valence band，VB)和空的高能導(dǎo)帶(conduction band，CB)構(gòu)成，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間存在禁帶(Eg)。當(dāng)用能量等于或大于禁帶寬度(hv>Eg)的光照射時(shí)，半導(dǎo)體價(jià)帶上的電子可被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴，這樣就在半導(dǎo)體內(nèi)部生成電子(e-)空穴(h+)對(duì)。空穴具有很強(qiáng)的氧化活性，能夠與溶液中的氫氧根離子和水分子反應(yīng)生成羥基自由基，然后羥基自由基進(jìn)一步與污染物反應(yīng)，將污染物降解成二氧化碳和無(wú)機(jī)物;而光電子則與溶液中的溶解O₂ 發(fā)生還原反應(yīng)，生成過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氨與污染物反應(yīng)生成水分子和無(wú)機(jī)物。Fujishima A和Honda K于1972年首先發(fā)現(xiàn)了 TiO₂在光照條件下可將水分解為H₂和O₂，使這一技術(shù)被迅速應(yīng)用于廢水治理中，已有大量研究證明眾多難降解有機(jī)物在光催化氧化的作用下可有效去除或降解。

2.光催化氧化技術(shù)影響因素

(1)光催化劑類型、粒徑與用量般選用銳鈦礦型TO₂作光催化劑;粒徑越小、反應(yīng)速率越大;催化劑用量，一般認(rèn)為在2~4g/L較合適。

(2)光源強(qiáng)度與光照同等波長(zhǎng)下，一般光越強(qiáng)，效率越高;同等光強(qiáng)下，一般波長(zhǎng)罐短，效率越高。

(3)溶液pH值不同類型、不同結(jié)構(gòu)的污染物降解有各自的最適pH值。

(4)污染物初始濃度光催化劑對(duì)污染物的降解都有一個(gè)最適宜初始濃度，濃度過(guò)高會(huì)存在一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。

(5)氯化劑和還原劑 O₂、H₂O₂、O₃、等均是良好的電子捕獲劑，能有效使電子和空穴分離，提高催化效率;廢水中CI^-、NO₂^- 、SO₄^2-、PO₄^3-能與有機(jī)物競(jìng)爭(zhēng)穴，將會(huì)顯著降低光催化效率。尤其PO₄^3-對(duì)光催化效率影響很大。

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