納米TiO2光催化技術及其在環境污染治理中的應用探討

王耀彬 徐德福 廖晨曦

摘要：本文概括分析了納米TiO2的光催化科學技術基本概念及其作用機理，并從水體污染、土壤污染及氣體污染這些方面入手，深入研究了納米TiO2的光催化科學技術在當前環境污染綜合治理領域當中實踐應用。從而能夠進一步了解與把握納米TiO2的光催化科學技術，將其更好地運用至環境污染綜合治理領域當中，凸顯納米TiO2的光催化科學技術應用優勢，維護自然環境。

關鍵詞：納米;TiO2;光催化;技術;環境污染;治理;應用

中圖分類號：X505 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）04-0-01

Abstract： This paper summarizes the basic concepts and mechanism of photocatalytic science and technology of nano-TiO2， and starts from the aspects of water pollution， soil pollution and gas pollution， and deeply studies the photocatalysis science and technology of nano-TiO2 in the current comprehensive treatment of environmental pollution. Practical applications in the field. Therefore， it is possible to further understand and grasp the photocatalytic science and technology of nano-TiO2， and apply it better to the field of comprehensive environmental pollution control， highlighting the application advantages of photocatalytic science and technology of nano-TiO2 and maintaining the natural environment.

Key words： Nanometer; TiO2; Photocatalysis; Technology; Environmental pollution; Treatment; Application

為了能夠更好地凸顯出納米TiO2的光催化科學技術應用優勢，提升其對于環境污染的綜合治理效果，本文主要圍繞著納米TiO2的光催化科學技術及其在當前環境污染綜合治理當中的實踐經驗，進行綜合分析，望能夠為今后相關專家及學者對這一方面的深入研究提供有價值的參考或者依據。

1 技術概述

納米TiO2的光催化科學技術，又通常被稱之為光觸媒科學技術，主要是把附著于有效介質當中納米顆粒，借助于特定的光源照射，與其周邊的空氣、水中氧產生作用之后所形成的一種較強的氧化及還原力電子空穴的科學技術。技術原理：借助半導體的光催化劑，處于一定波長光線照射條件下受激形成高能的電荷、空穴及電子等，空穴分解其催化劑的表面吸附水形成氫氧的自由基，電子致使周圍氧逐漸還原成為活性的離子氧，氧化的還原作用相對較強，將其吸附于催化劑的表面，對空氣產生凈化作用。納米光的催化劑所形成的該量子效應，具有著區別于體相光的催化劑理想性質，比如其有著較大比表的面積、光學性質極為特殊、光催化的活性較強等。可以說，該項科學技術實際應用范圍相對較為廣泛，能夠廣泛應用于抗菌、污水及空氣治理當中。當前，在環境綜合治理當中應用最多的為納米Zn O、納米TiO2。TiO2具有較強光催化的活性，且有著低成本及耐光腐蝕等技術優勢，對人體并不會產生毒副作用，是當前實踐研究及應用當中單一性質化合物的光催化劑，在水體、大氣及土壤等各種環境污染綜合治理領域當中均有著極大的技術優勢，應用效果較為突出。

2 實踐應用

2.1 在水體污染治理方面

水體污染，大部分來自人們日常生活、種植業、養殖業、工業等所形成的廢水。水體的污染物主要包含著農藥、殺蟲劑、抗生素及染料等種類。工業廢水逐漸滲透至地下水當中，造成地下水被污染，倘若周邊居民引用了被污染的地下水，則會嚴重威脅到生命安全。在工業廢水當中，大部分都含有著有毒有害的物質，會殘留于人體，傷害到人體。納米TiO2的光催化科學技術，針對于工業廢水綜合治理期間，能夠將納米TiO2作為一種光催化劑，處于可見光的照射條件下，所有水溶性的偶氮染料就會形成光催化的降解反應。光源為紫外線光，TiO2作為一種光催化劑，這都能于活性艷紅、活性艷藍、活性黃等各種工業染料光催化的降解效果均較為顯著。藥物污水，主要指的是藥物生產與使用后期所形成的一種污水，比如當前生產及使用量最大的有機磷，該農藥所形成的廢水具有較大毒性，生物的積累性相對較強，降解難度系數相對較大。通過納米TiO2的光催化科學技術，借助納米TiO2的粉體及薄膜等，處于紫外光的照射狀態下，能夠對四環素及百草枯等藥物光催化降解。伴隨石油工業突飛猛進地發展，大量石油逐漸流入至海洋當中，對于海岸及水體環境會造成極為嚴重的污染問題。那么，針對這些不溶于水體，并在水面上漂浮著有機污染物及油類物質等，可借助納米TiO2的光催化科學技術，借助太陽能及人工光源，來處理低含油的采油污水，經過25h光照之后污水當中油質實際去除率一般可達99%左右。

2.2 在土壤污染治理方面

因化學工業呈規模化地生產發展，會使用大量農藥及化肥，工業污水、養殖業及種植業的污水等逐漸滲入到土壤當中，致使我國的土壤環境遭受到嚴重的污染。而伴隨著土壤污染問題逐漸惡化，會直接影響到土壤當中所有植物正常的生長，也會威脅到陸地上的生物與人類的生命安全。經過大量試驗研究發現，借助納米TiO2的光催化科學技術，能夠將土壤對于污染物自身吸附力，再通過攪拌能夠處于紫外線照射環境下，提升土壤及納米顆粒自身受輻射的幾率，降解率相對較高。此外，納米TiO2的光催化科學技術對于DDT、毒死蜱等這些污染土壤，能夠起到光催化的降解修復作用，治理效果較為顯著。那么，土壤污染經過降解修復期間，除需利用可見光外，技術員需要尤為注意降解過程中間產物的有無毒性，以便于能夠充分發揮納米TiO2的光催化科學技術優勢，提升土壤污染整體的治理效果。

2.3 在氣體污染治理方面

通過大量實踐研究發現，各種氣相的有機類污染物均借助納米TiO2的光催化科學技術得到快速地分解處理，主要包含著雜原子、硫醇、芳烴、酮、醇、脂肪烴等。那么，針對室內的空氣污染綜合治理當中，通常是以苯系及甲醛的污染物為主。甲醛，屬于無色、刺激氣味較為濃烈的有毒性氣體，是人工纖維、塑料、油漆及樹脂等最為主要的制備原材料。一旦人體誤吸入甲醛，則極易誘發呼吸困難、昏厥等危險癥狀。納米TiO2的光催化科學技術，能夠對甲醛起到光催化的降解作用，作用機理為：把吸附于催化劑的表面空氣當中微量水、氧氣等，分別被空穴、光生電子等氧化或還原成OH、O2，為甲醛深度的氧化處理提供高活性氧化劑。甲醛借助HCOOH中間產物逐漸被氧化成 H2O、CO2。苯系的污染物主要指的是二甲苯、甲苯及苯，屬于黃色透明或無色的液體，氣味芳香，易燃且有毒、易于揮發，通常存在于粘合劑、油漆、涂料等當中。苯系的污染物，會危害到人體造血功能，甚至會增加癌癥病發幾率。納米TiO2的光催化科學技術對于苯系的污染物降解作用機理為：羥基的自由基、空穴等與苯發生反應逐漸形成羥基環戊二烯的自由基，而后生成苯醌或苯酚，逐漸開環氧化成為 H2O、CO2。當前，各種產品形式納米TiO2的光催化劑被廣泛應用在環境污染綜合治理當中，如納米的光催化劑類涂料、窗簾等，今后還會深入開發及研究出實際應用的一種光催化類產品。

3 結語

綜上所述，通過上述分析論述后我們對于納米TiO2的光催化科學技術及其在當前環境污染綜合治理領域當中的實踐應用，均有了進一步地認識和了解。但是，伴隨著環境污染問題的日益復雜化，對于各項治理技術的要求也逐漸提升。為了能夠更好地借助納米TiO2的光催化科學技術開展環境污染的綜合治理專項工作，還需要相關技術員及專家積極投身于實踐探索當中，多積累實踐經驗，不斷優化及改進納米TiO2的光催化科學技術，確保其能夠在今后環境污染的綜合治理專項工作中發揮其應用的技術作用。

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收稿日期：2019-01-02

作者簡介：王耀彬（1997-），男，漢族，本科在讀，研究方向為環境工程。