納米光催化技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用

摘要：在大氣污染治理中應(yīng)用納米光催化技術(shù)，可以提高大氣污染治理效果，納米光催化技術(shù)因其光感光效果、對(duì)環(huán)境和人體無害，而今已經(jīng)成為社會(huì)上先進(jìn)的空氣凈化技術(shù)。當(dāng)前納米光催化技術(shù)在大氣污染治理被廣泛應(yīng)用，為了分解大氣污染物的成分，需要開發(fā)可靠性高的納米催化劑。為了實(shí)現(xiàn)新技術(shù)開發(fā)后對(duì)大氣污染的有效控制，相關(guān)技術(shù)也在不斷優(yōu)化升級(jí)，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)環(huán)境研究空氣凈化裝置，納米光催化技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用對(duì)優(yōu)化生活環(huán)境具有重要意義。

關(guān)鍵詞：納米光催化技術(shù);大氣污染治理;應(yīng)用

引言：

空氣污染已成為世界性的問題，全世界的人都在尋找解決環(huán)境污染問題的方法。現(xiàn)在，正在開發(fā)許多新的技術(shù)和方法，納米光催化技術(shù)也是其中之一。這是一種環(huán)境凈化技術(shù)，會(huì)使環(huán)境中的污染物去除。納米光催化材料是光催化技術(shù)最重要的部分，因此找到最佳催化材料，制備合適的催化材料的方法最重要。現(xiàn)在，科學(xué)家們一直在研究新的、高效的、經(jīng)濟(jì)的催化材料，但還沒有明顯的進(jìn)步。需要找到適合制造載體催化劑的載體，改善其活化、反應(yīng)效率、降低成本，并持續(xù)改善，來治理大氣污染。

一、納米光催化技術(shù)概述

一些研究者在生態(tài)學(xué)和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域促進(jìn)了納米光催化技術(shù)的普及。近年來，納米光催化技術(shù)已成為國際研究的重要組成部分。今天，納米光催化技術(shù)在分解大氣中的有害氣體、凈化室內(nèi)空氣、殺菌除臭、污水和垃圾處理等方面取得了良好的成果。當(dāng)今社會(huì)，在人口逐年增加的情況下，各種能源不足。但是，太陽能不同，可以無限期供應(yīng)。將太陽能應(yīng)用于納米光催化技術(shù)，不僅可以避免大氣污染物處理工藝的缺點(diǎn)，還可以節(jié)約能源。納米催化技術(shù)是目前能夠有效控制大氣污染的最先進(jìn)的治療大氣污染的方法與傳統(tǒng)方法相比，它有明顯的優(yōu)點(diǎn)。簡(jiǎn)單的操作和高度的環(huán)境控制，可以利用太陽能去除大氣中的污染物，防止二次污染。TiO具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和光電化學(xué)特性，對(duì)人體無害，耐光腐蝕，具有非常高的成本性能。用作大氣污染防治的催化劑，沒有比這更方便和復(fù)雜的工序和其他工藝，只在太陽光的照射下起作用，不會(huì)產(chǎn)生其他污染物。

光催化是將TiO作為催化劑使用的光催化法，利用紫外線照射TiO，生成羥基自由基和活性氧物質(zhì)，其中羥基自由基是對(duì)光催化氧化起決定性作用的活性物質(zhì)。光催化能夠迅速有效地分解構(gòu)成細(xì)菌的揮發(fā)性有機(jī)化合物和有機(jī)化合物，由于其他活性氧物質(zhì)的協(xié)同效應(yīng)，其氧化更快。污染物的特定條件會(huì)影響光催化劑的氧化速度。例如，使用光催化劑時(shí)，污染物的初始濃度、不同的紫外線強(qiáng)度、不同的空氣濕度、不同的氣流，都會(huì)對(duì)大氣污染的防治產(chǎn)生不同的影響。結(jié)合光催化納米材料的各種特性，可以減少轉(zhuǎn)化產(chǎn)物和污染物，具有極強(qiáng)的氧化還原能力，并且有較好除去性能、溫和條件、方便維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但是，TiO不能自由使用，因此并不是沒有其缺點(diǎn)。容易合成的光生成載體對(duì)光催化效率有很大的影響，占有很大的面積，對(duì)工作條件的變化有很大的影響。

二、光催化技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)

納米光催化材料的選擇很多，特別是半導(dǎo)體光催化材料非常實(shí)用，應(yīng)用方便，具有良好的光催化活性、穩(wěn)定的化學(xué)特性和光電電化學(xué)特性。另外，光催化材料具有耐光性和耐腐蝕性，對(duì)人類健康無害，成本較低。納米光催化材料的研究開發(fā)是光催化技術(shù)中最重要的因素。近年來，研究者不斷研究這項(xiàng)技術(shù)，試圖找到更合適的新技術(shù)和方法，但結(jié)果常常不夠理想，開發(fā)的許多材料只適合實(shí)驗(yàn)室，因此有必要繼續(xù)研究。光催化技術(shù)的挑戰(zhàn)反映在許多方面。為了提高催化劑的活性，需要高效地開發(fā)催化劑。在實(shí)驗(yàn)中，為了確保其利用率大幅提高，合適的載體應(yīng)該被選擇用于催化劑的制備。在光催化反應(yīng)的研究中，因?yàn)闆]有鑒定出活性物質(zhì)和中間生成物，所以沒有得到研究成果。研究者需要詳細(xì)分析研究其原理，掌握有機(jī)物的分解規(guī)律，根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳的技術(shù)。

三、納米光催化技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用

（一）納米光催化技術(shù)應(yīng)用于凈化空氣

目前有室內(nèi)空氣質(zhì)量?jī)艋屯L(fēng)技術(shù)，即主動(dòng)形態(tài)和被動(dòng)形態(tài)兩種主要形態(tài)。其中，活躍的形態(tài)是形成有機(jī)整體，通過設(shè)備的操作提高室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)和室內(nèi)空氣凈化裝置相結(jié)合。被動(dòng)形態(tài)是利用空氣凈化過濾器與自然系統(tǒng)之間的有效連接，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的空氣循環(huán)和變換。但是，無論使用哪種方法，通風(fēng)技術(shù)都是不可缺少的。室內(nèi)環(huán)境有混合通風(fēng)、排氣通風(fēng)、單獨(dú)通風(fēng)等通風(fēng)技術(shù)。其中，混合通風(fēng)可以創(chuàng)造良好的室內(nèi)環(huán)境，但如果室內(nèi)空調(diào)溫度較高，則會(huì)直接影響室內(nèi)的熱舒適性，破壞人們的生活體驗(yàn)。但是，單獨(dú)通風(fēng)很容易受到實(shí)際生活范圍等因素的限制，因此其應(yīng)用效率相對(duì)較低。在此基礎(chǔ)上，考慮到室內(nèi)通風(fēng)的要求和通風(fēng)模式的特性，相關(guān)研究人員基于創(chuàng)造良好的環(huán)境開發(fā)了能夠有效替代室內(nèi)空間空氣的較新的通風(fēng)技術(shù)，從而提高了室內(nèi)空氣的整體質(zhì)量，提高了熱舒適性。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，通風(fēng)技術(shù)具有更好的節(jié)能，有效地減少能源損失。因此納米光催化技術(shù)更適合于空氣凈化領(lǐng)域，一些研究人員開發(fā)了空氣凈化網(wǎng)，可以大幅提高光催化效率，幫助活性炭再生，源源不斷地過濾空氣，促進(jìn)空氣凈化的發(fā)展。

（二）納米光催化技術(shù)應(yīng)用于凈化機(jī)動(dòng)車尾氣

納米光催化過濾技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)過濾法有本質(zhì)區(qū)別。傳統(tǒng)工業(yè)過濾法是過濾空氣中的全部雜質(zhì)，納米光催化技術(shù)的過濾形態(tài)主要通過去除空氣中含有的微粒的分級(jí)過濾來進(jìn)行。主要裝置是納米纖維過濾裝置。目前正在開發(fā)的許多新技術(shù)和材料，包括熔噴技術(shù)等一些具有自然特性的技術(shù)，都是用該技術(shù)制作的。這些復(fù)合過濾材料可以有效改善一定范圍內(nèi)的過濾性能，對(duì)空氣凈化有明顯的效果。同時(shí)，這種材料也可以用于給中國的環(huán)境管理帶來了很多幫助。機(jī)動(dòng)車尾氣產(chǎn)生的污染物有氮氧化物、固體懸浮粒子、一氧化碳、硫氧化物等，嚴(yán)重影響著大氣環(huán)境，破壞著人們的生活環(huán)境。以納米催化材料為基礎(chǔ)的人工光有機(jī)合成技術(shù)是指將水、二氧化碳、小有機(jī)分子、有機(jī)單體使用太陽能或模擬太陽能作為驅(qū)動(dòng)能源轉(zhuǎn)換為燃料、復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)、高分子或聚合物的過程，在化學(xué)和材料領(lǐng)域具有革命性。雖然現(xiàn)在主要用于汽車排氣的凈化處理，也有貴金屬三相催化劑在催化轉(zhuǎn)換方面發(fā)揮有效效果的方法。但是，該催化劑具有高價(jià)貴金屬和某種毒性等諸多缺點(diǎn)。光催化技術(shù)可以比貴金屬三相催化劑更有效地分解清潔汽車排氣中的一系列污染物。光催化技術(shù)應(yīng)用于堿性水泥的鋪裝，為催化材料的活性提供了可靠的保證，可根據(jù)中和反應(yīng)去除汽車的排氣殘?jiān)?/p>

（三）納米光催化技術(shù)應(yīng)用于降低溫室效應(yīng)

從世界環(huán)境污染的觀點(diǎn)來看，最明顯的就是溫室效應(yīng)和臭氧層破壞。氮氧化物是溫室效應(yīng)和臭氧生成的主要原因之一，主要來自人類活動(dòng)，如汽車排氣。溫室效應(yīng)的產(chǎn)生意味著地球的氣體發(fā)生變化，地球的溫度上升，地球上的冰川后退，海平面逐漸上升。為了控制二氧化碳的排放，解決二氧化碳對(duì)地球的危害，需要從多個(gè)方面入手。例如，現(xiàn)在一般是種樹，或者用風(fēng)力能源、水能、太陽能、核能等比較少的污染代替能夠生成二氧化碳的化石能源。除了這些常用方法以外，還可以應(yīng)用于日本比較順利進(jìn)行的二氧化碳催化技術(shù)的使用等新的技術(shù)措施。二氧化碳催化技術(shù)可以達(dá)到合成二氧化碳和水的效果，生產(chǎn)甲醇。其目的是減少引起溫室效應(yīng)的大氣中的二氧化碳，這是解決目前溫室效應(yīng)環(huán)境問題的比較新的技術(shù)方法。大氣中有幾種酸性氣體，下雨時(shí)會(huì)引起酸性沉降，酸雨對(duì)居民的生活環(huán)境造成很大的影響。由于納米光催化劑可用于酸性氣體處理，最終形成非污染氣氛。該方法表明，可以在高速公路上設(shè)置保護(hù)墻，或在部分城市大樓的墻壁上涂光催化劑，去除大氣中的酸性氣體。臭氧層破壞問題影響著現(xiàn)代人的正常生活，特別是紫外線問題。為了減少臭氧層的破壞，TiO可以添加到一些物質(zhì)中，以增加光催化表面的酸性部位，保護(hù)地球表面上的臭氧層。從而達(dá)到凈化空氣的目的。

大氣污染治理有許多方面，溫室效應(yīng)嚴(yán)重影響了大氣污染的防治效果。因此，有必要慎重分析大氣污染狀況，并根據(jù)正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣污染對(duì)策計(jì)劃。光催化在大氣污染防治中的應(yīng)用需要政府的幫助，該領(lǐng)域的中國研究專家應(yīng)該積極研究更好的解決方案和對(duì)策?？梢韵蛉毡緦W(xué)習(xí)，提高納米光催化的效果。有必要使用合適的材料進(jìn)行具體的實(shí)踐。不僅聚焦于大氣污染，在世界各地也進(jìn)行了很多與進(jìn)行水質(zhì)污染對(duì)策的大氣污染對(duì)策相關(guān)的研究。為了解決溫室效應(yīng)問題，可以參照和使用水污染治理的相關(guān)方法。地球生態(tài)系統(tǒng)是循環(huán)的，要考慮特定情況下大氣污染和水質(zhì)污染的關(guān)系，確定兩者的關(guān)系，選擇合適的方案，最終優(yōu)化大氣質(zhì)量，降低溫室效應(yīng)。

四、結(jié)束語

目前，大氣污染物的種類和數(shù)量隨著時(shí)間而增加，傳統(tǒng)治理方法太過于落后，納米光催化技術(shù)的出現(xiàn)和開發(fā)，在現(xiàn)在的空氣污染治理中先進(jìn)而有效。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，納米光催化技術(shù)越來越成熟。一些發(fā)達(dá)國家對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行了大量的研究，為了解決環(huán)境污染問題而投資了大量人力和財(cái)源的中國也是如此。在解決今后的環(huán)境污染問題時(shí)，要發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，不斷更新和改善技術(shù)，以利于實(shí)務(wù)的發(fā)展。納米光催化技術(shù)的現(xiàn)有研究成果需要充分應(yīng)用，為大氣污染治理作出最大的貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：江蘇萬賢環(huán)境工程有限公司 袁亮 男 現(xiàn)為助理工程師，1983年1月，江蘇徐州人，研究方向?yàn)椋涵h(huán)境工程。