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摘要：目前社会发展越来越强调效率和速度，甚至不惜以牺牲环境为代价，给生态环境带来了巨大的负担。这引起了国家的重视，所以国家提出了鼓励新型净化技术的策略，用来恢复环境污染，如可见光催化技术。它是针对染料废水、有机和无机废水等而研究出来的降解污染物的方法，在近些年成为研究的热点问题。本文主要阐述了可见光催化技术处理污水的研究进展。
关键词：可见光催化技术；作用原理；环境污水；研究进展
引言
水环境污染状况日益严重，成为世界广泛关注的问题，研究污水环保技术成为了当下重要的研究课题。许多国家都面临着水污染的严峻问题，且污染的程度和污染的原因各不相同，已经威胁到人类的生存。可见光催化技术作为一种新型的处理污水的方法，较于传统的技术有着很大的优势，它能够降解多种污染物，减少二次污染，这种技术操作简单，成本消耗低廉，处理的效率十分显著。近几年来。可见光催化技术已经成为当前研究的热门方向，也在处理污水方面发挥了重要的作用。
一、可见光催化技术的原理
可见光催化技术是将半导体作为催化剂，在催化剂和可见光双重条件的作用下，价带中的电子会吸收能量，从低能态跳到高能态发射光子，所以价带中就会产生空穴。电子具有还原性，而空穴具有氧化性，发生氧化还原放映，将周围空气中的水和氧气转变为活跃的离子基团，对污染物的结构进行破坏。
二、可见光催化技术的应用现状
1、在有机物污染物中的应用
通过实验发现，可见光催化技术对多种污染物实现降解，可以对印染废水、表面活性剂废水、农药废水等起到良好的处理作用，解决废水污染。印染工业是产生废水的一大重要污染源，染料废水中具有较大成分的甲基橙和亚甲基蓝等有机染料，这些染料难以降解。通过可见光的催化作用，能够有效的对有机染料进行脱色作用，表面活性剂在洗涤行业和医药造纸行业有着具有较为广泛的应用，因为其具有良好的亲油和亲水的特性，所以很容易溶解在水中，对水生生物的生存造成很大的威胁。在自然条件下，表面活性剂的降解需要几个月的时间，使用光催化的技术能够较大程度的提高表面活性剂的溶解速度。接着是制药废水，制药废水的种类较多，且造成污染的程度比较严重，应用传统的处理方法不能彻底的去除污染物，通过传统的生物化学的方法不能彻底的去除水中多种多样的污染物。而通过应用这种新型的技术，能够较为有效的去除水中多样的污染物，且没有二次污染，操作过程简单，因此该方法应用较为普遍。然后是针对农药废水，农药废水中污染物的毒性较大，对土壤和水中生物的危害极大，且极难降解，所以对农药废水进行处理，十分重要。目前我国应用的方法主要是生物化学法，这种方法的消耗成本高且处理效果并不明显。近些年来可见光催化技术的研发和推广，给农药废水处理带来了新的转机。研究发现，可见光催化技术对农药废水的处理效果显著，能够使水达到可排放的标准。光催化技术能够有效的降解有机磷和敌敌畏等物质，在一定的条件下降解效率能达到百分之九十。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆最后是含油的废水，这种污染在石油生产区较为常见，由油田排放的水多含有油的成分，这种油水混合物不能进行充分的提取，排放的废水中仍含有油成分，废水流入河流，对水质和土壤都造成了极大的污染。随着石油污染的日益严重，人们已经渐渐地意识到石油污水处理的必要性。含油的废水中主要的成分是链烃类物质，通过应用可见光催化技术，能够将污染物分解，满足排放标准。
2、在无机物污染物中的应用
污水中含有的无机污染物主要是金属离子，主要的来源是电化学工业生产和钢铁冶炼等，研究表明，可见光催化技术能够还原废水中的金属离子，从而去除水中的金属离子。
3、能够进行消毒
随着人们生活水平的逐步提高，人们越来越关注饮用水的质量。目前饮用水大多是经过消毒的产物，但是消毒后产生的副产物会与水中的部分有机物反应生成有害的化合物。这些有害化合物含量虽然不高，但是却具有很高的毒性，容易致癌。可见光催化作用对这种消毒过程中产生的副产物具有显著的效果。光催化作用不仅能够去除水中含有的有毒离子，还能起到消毒杀菌的作用。可见光催化作用的产物能够和水中的活性物质发生作用，破坏污染物的结构和代谢过程，从而达到消毒的目的，且消毒的效果较为显著。
三、影响光催化反应的因素
虽然可见光催化作用具有较为突出的优势，但是有很多因素会对处理的效果产生影响。首先是催化剂的选取的问题。光催化的氧化剂一般分为N型和P型半导体，N型半导体的主要吸收波长集中在紫光区域，这段区域中的氧化锌和二氧化钛具有较好的催化效果，但当氧化锌为催化剂时，在光照条件下极为不稳定，很容易影响催化的效果。在P型半导体中，氧化亚铜的催化效果较为突出。
即使是同一种催化剂，由于其分子结构不同，催化的效果也有差异。比如金红石，晶系的结构不同催化效果有很大的差异。另外，晶粒的尺寸同样会影响催化效果，催化剂的氧化还原能力随着颗粒半径的减小而逐渐增强，但是需要波长更短的光源来进行照射。当晶粒的半径足够小时，常用的光源就不能够激发催化剂了。
污染物的种类也会影响光催化作用的效果。污水中的污染物种类多样，同种污染物也存在着很多不同的结构，这些因素都会对可见光催化作用的效果产生影响。研究表明，在污染物中，在可见光催化反应中，硝酸盐离子的影响不大，但是氯离子、硫酸盐离子的影响作用则比较明显。
催化的反应条件也会影响光催化的效果。催化的浓度，PH值均是反应的条件，可见光的催化效率与催化剂的浓度成正比，但在浓度过高的条件下，会引起光的散射，从而损失光的能量，相比来说，可见光催化技术更适宜浓度较低的污染，浓度过高反而会降低降解速度。催化剂的受光照的影响也比较大，会随着光照时间和光照强度的增加而增加，但是增大到一定的强度时，催化的效率不再发生明显的变化。
催化的效率还和催化剂在不同条件下的制备方法有关，即使是相同的催化剂，催化的效率也不同。研究表明，600度条件下制备的催化剂活性最佳。在催化剂中加入金属离子能够改变晶体的结构，从而影响催化剂的活性。比如三价铁离子、铜离子、银离子等都能够提高催化剂的催化效率。
四、可见光催化技术的发展方向
可见光催化技术不但耗能低，而且处理污染效率高，操作简单等一系列的优点，在试验中也表现出很强的去污能力，发展前景较好，但是毕竟是一种新型的处理技术，在很多方面并不完善，仍然需要进一步的研究来改进其技术。首先是从反应条件方面，可见光催化技术能够较为有效的去除多种污染物，但是反应过程受各种外界因素的影响较大，我们要抓住其作用机理，控制其反应条件，进一步提高反应的稳定性。要向工业化的方向发展，目前可见光催化技术仍局限于实验室的研究，并未大范围的普及，实现工业化生产还面临着很多问题，要抓紧时间设计出大流量的反应系统，降低成本消耗。还要和其他技术相结合，每种处理技术都存在着一定的缺陷，要学会将技术融合，各取所长，要善于将可见光催化技术与生物光电膜技术结合起来，进一步提高催化的反应效率，提升污染物降解的速度。
结束语
目前水污染处理技术已经受到社会各界的广泛关注，也是功在当代，利在千秋的必然工程，作为新型处理技术的可见光催化处理技术，还面临着很多问题，我们要投入更大的研究精力，提高催化的效率，在保证经济发展的同时，让光催化技术发挥更大的作用。
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论文作者:陈剑华
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/3
标签：光催化论文; 污染物论文; 技术论文; 催化剂论文; 废水论文; 作用论文; 水中论文; 《防护工程》2019年12期论文;