光催化技術(shù)：有機(jī)污染物的“克星”

　　浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院教授王晟和他帶領(lǐng)的光催化納米材料研究團(tuán)隊長期致力于尋找有效去除有機(jī)污染物的方法，并最終找到了對付有機(jī)污染物的“克星”，而且成功地運用在了寧波童王河的治理中。“避免二次污染是光催化技術(shù)的最大亮點。”王晟介紹，光催化技術(shù)最大的特點就是在陽光照射的條件下可以將有機(jī)物安全地轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退葻o機(jī)物，整個過程不需要其他化學(xué)輔助劑，反應(yīng)條件溫和，無二次污染。

　　光催化的神奇作用

　　“與金屬離子等無機(jī)物相比，水體中的有機(jī)物難以運用現(xiàn)有治理技術(shù)處理，而上世紀(jì)70年代出現(xiàn)的光催化技術(shù)逐漸顯示出無可比擬的優(yōu)勢。要治水，就要恢復(fù)水生態(tài)平衡，其中的關(guān)鍵就是要去除水中復(fù)雜難降解的有機(jī)物。”王晟說道，傳統(tǒng)的物理吸附法、化學(xué)氧化法、微生物法和高溫焚燒法都存在這樣或那樣的缺陷，比如效率低、易產(chǎn)生二次污染、適用范圍窄、能耗高。

　　據(jù)王晟介紹，以納米二氧化鈦為代表的光催化劑由于其被光激發(fā)后產(chǎn)生的帶正電的空穴和帶負(fù)電的電子具有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)還原性，能將幾乎所有的有機(jī)污染物分解成二氧化碳，整個過程不需要其他化學(xué)輔助劑，反應(yīng)條件溫和，無二次污染，運行成本低，而且可充分利用廉價環(huán)保的太陽光作為反應(yīng)光源。這種光催化分解有機(jī)物的方法在廢水凈化、廢氣凈化等領(lǐng)域被廣泛研究，應(yīng)用前景十分廣闊。

　　好馬配好鞍

　　但是，隨著研究的深入，王晟碰到一個兩難困境，這也是長期以來困擾光催化技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用的瓶頸。如此“好用”的光催化技術(shù)，卻面臨著一個實際應(yīng)用難題：找不到合適的“容器”去裝光催化劑。

　　據(jù)了解，二氧化鈦受紫外光激發(fā)后所具有的強(qiáng)氧化還原性對于分解對象無選擇性，如果直接復(fù)合到有機(jī)物基體材料中，會縮短有機(jī)物基體材料的使用壽命;如果直接將二氧化鈦投入反應(yīng)溶液中，則會形成懸濁液體系，即使二氧化鈦對有機(jī)污染物具有良好的反應(yīng)效率，也會因為無法回收二氧化鈦而導(dǎo)致二次污染。

　　“光催化技術(shù)自1972年在日本誕生以來，始終沒有在日本大面積推廣也正是因為這個原因。”王晟說道，長久以來科學(xué)家始終不能找到一個適合用來放置光催化劑的“容器”。

　　隨著不斷的嘗試和努力，一條不同尋常的思路在王晟的頭腦中漸漸清晰：在二氧化硅層和納米二氧化鈦之間制造一個水和空氣可自由透過的納米空間，把這個空間作為有效的反應(yīng)場所來催化反應(yīng)的進(jìn)行。通過大量的試驗，王晟和他的團(tuán)隊終于成功制備出中空型界面光催化劑——具有核、殼結(jié)構(gòu)的二氧化硅包覆二氧化鈦粒子。這種中空結(jié)構(gòu)避免了對于表面活性點的屏蔽，從而大幅度地提高了其催化活性，達(dá)到了既保護(hù)有機(jī)催化載體，又不損傷催化能力的目的。

　　王晟表示，他們已經(jīng)與企業(yè)合作建成核、殼中空納米材料中試化設(shè)備，并取得了降解藍(lán)藻、降解垃圾填埋場滲濾液等實用化成果。

　　實踐中大顯身手

　　隨著“容器”問題得以解決，王晟團(tuán)隊的光催化治污水技術(shù)終于被成功地運用到了寧波童王河的整治中去。

　　據(jù)了解，王晟團(tuán)隊和寧波天河生態(tài)水景科技有限公司正在合作義務(wù)整治童王河，并運用和校驗他們研發(fā)的先進(jìn)的光催化治理污水技術(shù)。

　　“把光催化特種纖維做成各種形態(tài)，比如‘人工草毯’、‘人工網(wǎng)床’等形式，放置在水中。”王晟說，這樣，在太陽光照下，造成河水黑臭的有機(jī)污染物將很快被清理干凈。之后還將對河道進(jìn)行微生物和沉水植物治理，這兩種技術(shù)主要針對氮、磷、重金屬離子等河道中的其他污染物。

　　據(jù)相關(guān)部門檢測，童王河的主要技術(shù)指標(biāo)將已經(jīng)達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，透明度至少達(dá)到了1.5米，同時也開創(chuàng)了國內(nèi)首個大規(guī)模運用光催化技術(shù)治理河水的成功先例。據(jù)悉，這種安全高效的光催化水生態(tài)綜合修復(fù)技術(shù)將會在浙江省“五水共治”中大顯身手。