科技前沿講座論文

1、科技前沿講座論文題目：催化技術(shù)在環(huán)境保護的研究與應(yīng)用綜述學院：專業(yè)：學號：姓名：完成日期：催化技術(shù)在環(huán)境保護的研究與應(yīng)用綜述【摘要】：主要講述了催化技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用，歸納了催化技術(shù)在空氣污染治理、水污染治理、固體廢物治理領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)況和實例，最后對催化技術(shù)在環(huán)境治理領(lǐng)域中的進一步應(yīng)用進行了展望。【關(guān)鍵詞】：催化技術(shù)空氣污染治理 水污染治理 固體廢物治理催化劑又叫觸媒，是一種改變反應(yīng)速率但不改變反應(yīng)總標準吉布斯自由能的物質(zhì)。 對化學反應(yīng)有催化作用。在新世紀，催化劑作用在降低及阻止環(huán)境污染等方面正扮演 非常重要的角色。在全球氣候變化、環(huán)境污染和能源危機等問題引起廣泛關(guān)注的背景 下，催化劑對化

2、學反應(yīng)的優(yōu)越性越來越明顯，因此，國內(nèi)外都開展了廣泛的催化技術(shù)研 究，并取得了很多進展。目前許多新型催化劑和催化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)和環(huán) 境保護。一、空氣污染治理的應(yīng)用（一） 室內(nèi)污染物的去除室內(nèi)有害氣體，主要有裝飾材料等放出的甲醛及生活環(huán)境中產(chǎn)生的甲硫醇、硫化 氫、氨氣以及各類臭氣等。作為空氣凈化材料 TiO2光催化劑與一些氣體吸附劑（沸石、 活性炭、SiOx等）相結(jié)合在弱紫外光激發(fā)條件下就可有效地將吸附于其表面的這些物質(zhì) 分解、氧化，從而使這些物質(zhì)降低或去除。古政榮等以具有直通孔的成形支承體膠枯活性炭（A C ）為復(fù)合載體，采用浸涂法 在復(fù)合載體上形成納米二氧化欽光催化劑薄殼層，制備出可

3、用于室內(nèi)空氣凈化的活性炭一納米二氧化鐵光催化凈化網(wǎng)。實驗結(jié)果表明,以功率為6W、波長為254 n m的紫 外殺菌燈照射3h ,其甲苯凈化率為98.8 % ,三氯乙烯（T C E ）凈化率為99.5 % ,硫 化氫凈化率為99.6 % , 氨氣凈化率為96. 5 % ,甲醛凈化率為98. 5 % , 一氧化碳 凈化率為60. 1 %通過對比實驗還表明，所研制的復(fù)合型空氣凈化網(wǎng)具有單純活性炭、 單純光催化劑Ti 0 2、活性炭與二氧化欽簡單混合等凈化網(wǎng)所不具備的綜合優(yōu)勢，通過復(fù)合提高了光催化效率，同時達到活性炭原位再生的目的。（二） 在汽車尾氣裝置上的應(yīng)用2由于汽車尾氣對環(huán)境的污染，推進了催化材料

4、的發(fā)展。在20世紀末，許多具有全 新結(jié)構(gòu)的材料得以廣泛應(yīng)用：例如作為催化劑載體的陶瓷或整體金屬材料，比表面積 大，壓降低，熱穩(wěn)定性好，在高氣流量下具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)化效率。這些載體材料，主要 由氧化物穩(wěn)定劑（如La、Ba、Si等）修飾并活化的高比表積AbQ。在溫度高達1100C、 含有大量水蒸氣的尾氣中仍能維持高的比表面積。為了防止燒結(jié)，在催化劑中添加稀 土金屬催化劑得以穩(wěn)定化。日本最近開發(fā)出一種納米壓電陶瓷一 PZT（欽鋯酸鉛），其斷裂強度可達1 5 0 MPa, 斷裂韌性為1.5MPam 0.5,比傳統(tǒng)PZT提高了 3 .4倍。在交流電壓下,經(jīng)反復(fù)加載 疲勞測試，結(jié)果表明該材料明顯能抵抗裂紋擴展

5、，有極好的機械和電性能，可用于制 作汽車發(fā)動機缸體，其所能承愛的溫度和壓強比普通金屬缸體要高得多，這樣可大大 提高燃燒溫度及嫩燒效率，減少汽車尾氣排放量及燃油使用量。另外，如在建筑物的 外墻板上、隧道內(nèi)照明燈和離速路兩旁路燈燈罩玻璃上涂以納米 TiO2涂層，也可以凈 化由于各種汽車、摩托車排出的N Ox、油、積炭及揚起的塵埃，并能夠殺菌防污4。二、水污染治理的應(yīng)用采用半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)降解水中污染物是近年來環(huán)境治理工作中的一個研究 熱點，已有大量研究證明眾多難降解有機物在光催化氧化的作用下可有效得以去除或 降解。王怡中等利用懸浮式反應(yīng)器研究了活性艷紅、 活性黃、陽離子桃紅等初始濃度為20 m

6、g/L的八種染料光降解，在TiO2投量為1 g/ L,光照4 h后，各種染料降解率均 達90%以上。周祖飛6等人研究了奈乙酸的光降解，在TiO2投量為100 mg/L、253 nm 紫外光照及曝氣的條件下，初始濃度為50 mg/L的奈乙酸經(jīng)3 h反應(yīng)降至6 mg/L以下。 潭小萍等人采用懸浮式光催化反應(yīng)器降解垃圾滲濾液，在TiO2投量為10 g/L,光 照2 h后，溶液COD值降低40%以上。John C等人8采用活性炭固定TiO2處理硝基 苯類廢水獲得較好的效果。Dionysios D9等人將TiO2顆粒固定于不銹鋼薄板上（7. 6 cm *7. 6 cm *0. 5 cm）,制成轉(zhuǎn)盤式光反

7、應(yīng)器，以365 nm光源照射氯酚及殺蟲劑廢水，停留時間20 h的降解率可達80%以上。Kumara等人10利用TiO2 玻璃薄膜制 成固定式光反應(yīng)器（膜表面積與反應(yīng)器體積成一定比例），廢水在反應(yīng)器中以100 mL/ h的流速連續(xù)流動，在太陽光照的條件下，水中酚類有機物最終全部礦化。三、在固體廢物處理中的應(yīng)用固體廢棄物處理與處置過程中，微波誘導(dǎo)催化技術(shù)可用于土壤凈化、礦渣解毒和 固體廢棄物微波輻照資源化利用等方面。常壓下利用微波輻射含有有機污染物的土壤, 可降解有機物污染物，消除污染。A. Rudo lph等11人研究了土壤中有機污染物的微波降解。研究發(fā)現(xiàn)，在一些催13-15 化劑（如CQO Z

8、n、Al、NaOH等）存在下，微波輻射含污染物的土壤,大部分污染物可 被降解掉，被氧化分解為二氧化碳、水及無機鹽類。梁波等12將微波技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)廢料鉻渣的解毒研究中,經(jīng)測定,鉻渣中六價鉻的轉(zhuǎn)化率高達 99%以上,實現(xiàn)了鉻廢渣的無害化。微波技術(shù)在廢舊輪胎回收利用方面的應(yīng)用也已經(jīng)有許多研究 前利用微波處理廢舊輪胎的工廠已有不少 ,利用該法能夠回收36%的碳,33%的產(chǎn)品 為高性能的活性炭和其他碳化產(chǎn)品，殘余的氫氣、甲烷混合氣可用于系統(tǒng)的熱源。此 法采用密封處理，避免副產(chǎn)物二惡英等造成的二次污染。四、結(jié)語催化技術(shù)在大氣污染控制、水污染控制及固體廢棄物處理與處置等污染治理領(lǐng)域 表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

9、但是必須認識到仍有許多催化反應(yīng)機制的研究還不夠深入 一些研究結(jié)論仍存在爭議，而且某些實驗室研究成果并不能很好地應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。 不過相信隨著科學的發(fā)展及研究的深入,更多的催化劑科研成果將被應(yīng)用到環(huán)境保護 領(lǐng)域,人們將能控制和消除廢物對人類和環(huán)境造成的污染和危害，使綠色化學成為現(xiàn)實，讓我們環(huán)境變得更加美好。4胡圣飛，龍萬堂，黃光斗.納米粒子及其改性涂料 1 4 王怡中不同類型染料化合物太陽光光降解研究 周祖飛水溶液中奈乙酸的光降解研究J.7潭小萍.光催化法深度處理垃圾滲濾液J.8 Joh n C, et al . Decon tam in ati on of Water Using Ads(.精

10、細與專用化妝品，2 0 0 0 , (8 )2 : 1 3J.太陽能學報,1998, 19( 2) : 117- 127.環(huán)境科學,1997, 18( 1) : 35- 40.中國給水排水，1999, 15( 5) : 52- 55.參考文獻：1古政榮,陳愛平，戴智銘活性炭一納米二氧化欽復(fù)合光催化空氣凈化網(wǎng)的研制華東理工大學學報，2 0 0 0,2 6 (4 ) : 3 6 7 3 7 22張敬.環(huán)境友好催化技術(shù)發(fā)展趨勢.中國環(huán)境保護優(yōu)秀論文集，2005,222622303張立德，牟季美.納米材料.北京：化學工業(yè)出版社,20 0 0J Water Res, 1997, 31( 1) : 411

11、- 418.9Dionysios D, et al. Continuous- modephotocatalytic degradation of chlorinatedphenolsand pesticides in water using a ben ch- scale TiO2 rotati ng disk reactor J . AppliedCatalysis,2000, B( 24) : 139- 155.10 Kumara G R R A, Sultanbawa F M. Continuousflow photochemical reactor forsolardecontamin

12、ationof water using immobilized TiO2 J . Solar Energy Materials & SolarCells, 1999( 58) : 167- 171.11 Rudolph A, Abmm ovith, H uang B ang Zhou, et al Decomposition of PCBS and otherpolyehlorinated arom at ics in soil using microwave Energy J . C hemosphere, 1998, 37(8) : 1 427 - 1 436.12 梁波，寧平，馬曉利微波

13、輻照解毒鉻渣的穩(wěn)定性研究J.有色金屬(增刊)，2003, ( 55):95 - 98.13 Sharma VK, MineariniM, Fortuna F, eta1. Disposal of waste tyres for energy recoveryand safe environment review J . En ergy Conversion Man ageme nt, 1998, 39 ( 5 /6) : 511-528.14 Kenn eth Michael Holla nd. Microwave treatme nt of rubber scrap P. UKPate n t 2196637,1988.15 Adhlkari B, De D, Ma it is. Reclaimation and recycling of waste