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Industry Applications


紫外線光化學(xué)反應(yīng)是利用紫外光子能量引發(fā)分子吸收光子,形成激發(fā)態(tài)而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

紫外線是電磁波譜中波長(zhǎng)介于100納米(nm)至400nm,根據(jù)波長(zhǎng)的不同,紫外線可進(jìn)一步劃分為:
·UV-A(320-400nm):能量較低,主要引起分子的電子激發(fā),用于光固化、光催化等。
·UV-B(280-320nm):能量較高,能引起皮膚曬傷,用于光化學(xué)反應(yīng)。
·UV-C(200-280nm):能量很高,具有強(qiáng)大的殺菌能力,其中254nm波長(zhǎng)因與微生物DNA吸收峰接近而廣泛應(yīng)用于消毒,此波段也常用于光化學(xué)降解。
·真空紫外線(100-200nm):能量最高,能被空氣中的氧氣強(qiáng)烈吸收,需在真空或特定惰性氣體環(huán)境下使用,其中185nm波長(zhǎng)的VUV光能直接裂解水分子產(chǎn)生羥基自由基,在總有機(jī)碳(TOC)降解中非常有效。
光化學(xué)反應(yīng)的二個(gè)主要的反應(yīng)路徑:
1、光解反應(yīng)
分子(M)吸收特定波長(zhǎng)的紫外光子(hv),躍遷至激發(fā)態(tài)(M*)。激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定,可能通過多種途徑失活,其中之一就是化學(xué)鍵斷裂,形成自由基或更小的分子碎片,從而實(shí)現(xiàn)分子的降解。
M+ hy-M*. M*→降解產(chǎn)物
2、光催化氧化反應(yīng)
光催化氧化是利用半導(dǎo)體材料作為催化劑(如TiO2),紫外光照射到催化劑,光吸收與電子-空穴對(duì)產(chǎn)生,當(dāng)能量大于TiO2禁帶寬度(銳鈦礦型約為3.2eV,對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)約387nm)的光子照射到其表面時(shí), 價(jià)帶(Valence Band, VB)上的電子(e-)被激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶(Conduction Band,CB),在價(jià)帶上留下一個(gè)帶正電的空穴(h+)。
Ti02 + hv→ Ti02(e- + h+)
產(chǎn)生的光生電子和空穴會(huì)向催化劑表面遷移,遷移到催化劑表面的空穴(h+)具有強(qiáng)氧化性,遷移到催化劑表面的電子(e-)具有還原性。
紫外線光化學(xué)技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用:
紫外高級(jí)氧化工藝(UV-AOPs),因其高效降解難處理有機(jī)物、無(wú)選擇性攻擊、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

紫外線光化學(xué)技術(shù)在純化水處理中的應(yīng)用:
純化水處理,特別是在醫(yī)藥、食品飲料和電子等高科技行業(yè),對(duì)水體的純度有著極為嚴(yán)苛的要求。紫外線光化學(xué)技術(shù)因其高效、清潔、無(wú)添加(或少添加)化學(xué)品等特性,在這些領(lǐng)域的高純水制備、痕量有機(jī)物去除和微生物控制方面發(fā)揮著不可或替代的作用。
光催化
UV/O3/H2O2(過臭氧光催化)是一種高效的后置UV-AOP高級(jí)氧化技術(shù),此方法利用UV發(fā)出的高強(qiáng)度高能量紫外線,激發(fā)H2O2及O3產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化性的羥基自由基,羥基自由基可將難降解有機(jī)物質(zhì)氧化,發(fā)生斷鏈、開環(huán)等多種反應(yīng),能有效降低COD,且不會(huì)造成二次污染。
UV/O3/H2O2(過臭氧光催化)技術(shù)具有氧化能力強(qiáng)、礦化程度高等顯著優(yōu)點(diǎn),特別適用于處理傳統(tǒng)方法難以處理的難降解有機(jī)廢水。
在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)和處理目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)(如O?和H?O?投加比例、UV強(qiáng)度、反應(yīng)器構(gòu)型、pH控制等),并考慮經(jīng)濟(jì)性問題。
光解
紫外光解通常是指利用紫外線(UV)照射來分解物質(zhì)(尤其是污染物)的技術(shù)。
某些物質(zhì)(特別是有機(jī)污染物)的分子鍵能被特定波長(zhǎng)的紫外線(通常是短波長(zhǎng)的 UV-C,如 254 nm)直接打斷,發(fā)生裂解反應(yīng),分解成更小的分子、自由基或最終礦化為 CO? 和 H?O,這被稱為直接光解。主要可用于超純水去除TOC、純化水RO膜前余氯脫除及消毒、游泳池與水景中氯銨分解及消毒。
中壓UV-Oxidation紫外光氧化
中壓紫外光氧化(MPUV-Oxidation)是一種高級(jí)氧化技術(shù),利用紫外光(UV) 激發(fā)氧化劑產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基(主要是·OH羥基自由基),高效降解水中的有機(jī)污染物。具有無(wú)垃圾生產(chǎn)方式(無(wú)二次污染)、具有廣譜性(適合大部分廢水的處理)、有效處理難降解廢水和高濃度廢水(最高300000 mg/L COD)、生物利用率能得到很大的提高(最高達(dá)接近100%)等突出特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水預(yù)處理、深度處理領(lǐng)域。
UV-Fenton光芬頓
光芬頓是一種結(jié)合了傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)與光化學(xué)激發(fā)的高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs),通過紫外輻照顯著增強(qiáng)芬頓體系的氧化能力,實(shí)現(xiàn)對(duì)難降解有機(jī)污染物的高效礦化。其核心在于利用光能加速鐵離子的循環(huán)并促進(jìn)更多羥基自由基(·OH)的生成。其在降低鐵泥產(chǎn)量、提升反應(yīng)速率、降低運(yùn)行成本方面的優(yōu)勢(shì)顯著,尤其適合處理高濃度、高毒性工業(yè)廢水。

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