光化學技術以光子能量激發化學反應為核心,憑借無二次污染、反應條件溫和、降解效率高等優勢,成為水污染、大氣污染、固廢處理等領域的關鍵治理手段,具體應用場景如下:
在水污染治理中,光催化氧化技術是主流應用方向。以二氧化鈦(TiO?)為代表的光催化劑,在紫外光或可見光照射下會產生羥基自由基(·OH),這種強氧化性自由基可無選擇性降解水中的有機污染物,包括難降解的農藥殘留、染料廢水、抗生素等。例如,印染廢水中的偶氮染料經光催化處理后,可分解為二氧化碳和水,脫色率達90%以上;同時,光催化技術還能氧化去除水中的重金屬離子,通過光生電子將高價態重金屬還原為低毒或無毒形態。此外,光芬頓技術結合紫外光與芬頓試劑,可大幅提升羥基自由基產量,強化高濃度有機廢水的預處理效果。
在大氣污染治理領域,
光化學技術可針對性處理揮發性有機物(VOCs)和氮氧化物(NO?)。對于工業排放的苯、甲苯等VOCs,采用光催化氧化裝置,通過催化劑與紫外光協同作用,將其分解為無害的CO?和H?O,適用于低濃度、大風量的廢氣處理;針對氮氧化物,光催化還原技術可在常溫下將NO?轉化為氮氣,避免傳統脫硝工藝的高溫高能耗問題。此外,城市道路兩側的光催化混凝土,能利用自然光降解空氣中的氮氧化物和VOCs,實現大氣污染物的原位凈化。
在固體廢物處理中,光化學技術可輔助降解固廢中的有機污染物。例如,農業秸稈、塑料垃圾等固廢經光催化預處理后,有機成分的分子鏈被斷裂,更易進行后續的堆肥或熱解處理;危險廢物中的有毒有機化合物,可通過紫外光氧化技術實現無害化降解,降低處置過程中的環境風險。
光化學技術的優勢在于常溫常壓操作、無藥劑添加,但目前仍面臨催化劑可見光響應范圍窄、量子效率低等挑戰。隨著新型光催化劑研發和反應裝置優化,其在環境治理中的應用場景將進一步拓展。
