催化剂在环境污染方面的应用催化剂在生活中的催化有很多,比如在石油化工中,他的应用可以大大改善石油提取和应用。
氮化肥的生产大大改变作物产量。
催化剂可以改善视频的保质期和成熟期。
催化它还在在环境治理可以加快污染物的分解,在汽车尾气中可以大大减少污染气体的排放等等。
总之,催化剂在生活中的应用无处不在。
环境问题是人类进入21世纪所面临的重大问题,许多技术被应用于环境保护当中,环境催化技术就是这样一种将环境工程与催化技术相结合的新技术。
在治理环境污染的化学反应中,施加一定量的催化剂,可以提高反应速率,缩短反应时间,并且可以使一些不易发生反应的物质促使其发生化学反应,但催化剂无法改变化学反应的最终产物,只能使反应的速度加快,促使反应快速达到平衡状态。
缩短污染物污染环境的时间,最大程度减少污染物。
光催化氧化技术在污水处理中的应用
我国是联合国指定的13个贫水国之一,水资源匮乏。
同时又面临着严峻的水污染问题。
水处理技术粗略分为两类:生物处理技术和物化处理技术。
其中生物处理技术是废水净化的主要工艺。
随着工业的不断发展,环境污染日益严重,人们对环境的要求不断提高,传统水处理工艺中的物理方法、生物方法往往不能得到满意的结果。
光催化氧化技术是近20年才出现的水处理新技术。
它起源于出现能源危机的上世纪七十年代。
1972年日本的Fujishima和Honda发现氧化钛单晶电极光解水生成氢气以来,多相-光催化氧化技术引起广泛的兴趣。
环境问题是一个全球问题,要靠全世界每一个人的努力来解决。
随着世界经济、科技的不断发展和社会文明的不断进步,人们的物质需求也在一天天增长。
汽车是现代社会最普及的交通工具,特别是近年来私家车越来越多,带来了很多问题,其中环境问题是不容忽视的。
汽车的使用对环境的污染主要有噪音污染和尾气排放造成的空气污染。
在我国,汽车尾气净化是解决尾气排放污染的最有效方法。
汽车排放的污染物主要来源于内燃机,其有害成分包括一氧化碳(CO)、
碳氢化合物(CH)、氮氧化合物(NOx)、硫氢化合物和臭氧等,其中CO、HC及NOx 是汽车污染控制的主要大气污染成分。
汽车尾气对人类的健康危害很大,治理汽车排放污染,已成为一项刻不容缓的任务。
光催化剂的发展
1977年S.N.Frand 用氙灯作光源,发现TiO2、ZnO、CdS 能有效催化CN-CNO-,TiO2、ZnO、CdS、Fe2O3 能有效催化SO32-为SO42-,并且在TiO2光催化降解有机物方面也取得了满意的效果,从此,光催化氧化有机物技术的研究工作取得了很大进展,出现了众多的研究报告。
八十年代后期,随着对环境污染控制研究的日益重视,光催化氧化法被应用于气相和水相中一些难降解污染物的治理研究,并取得了显著的效果。
根据已有的研究工作,发现卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、其它烃类、酚类、染料、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应,最终生成无机小分子物质,消除其对环境的污染以及对人体健康的危害。
对于废水中浓度高达每升几千毫克的有机污染物体系,光催化降解均能有效地将污染物降解去除,达到规定的环境标准。
光催化剂的作用机理
光催化氧化法就是利用半导体的特性,在光的照射下吸附光子起催化剂的作用,生成反应基氧化有害化合物,并使之矿化,把有害化合物分解为二氧化碳、水和无机盐。
光催化剂的发展现状
目前,研究最多的半导体材料有TiO
2、ZnO、CdS、WO
3
、SnO
2
等。
由于TiO
2
的化学稳定性高、耐腐蚀,且具有较深的价带能级,催化活性好,可以使一些吸
热的化学反应在光辐射的TiO
2表面得到实现和加速,加之TiO
2
对人体无毒无害,
且成本较低,所以主要以纳米二氧化钛的光催化研究为主。
其中,TiO
2
光催化反应机理包括光激发过程、吸附过程、复合过程、捕集过程、其它自由基反应、羟基自由基氧化有机物等六个过程。
光催化反应器在水处理中的研究现状光催化降
解,一般可分为均相、多相两种类型。
均相-光催化降解主要以Fe2+或Fe3+及H
2O 2
为介质,通过光助-芬顿反应使污染物得到降解,此类反应能直接利用可见光。
汽车尾气污染
汽车污染物主要包括:一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒(某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气,而汽车尾气净化催化剂,活性组分为Pd、Pt、Rh;助催化剂一般为Co、Mn、Ni等,载体一般为
堇青石蜂窝体,也有用球状Ai
2O
3
的,在催化剂的作用下,一些低价氮化物和硫
化物,转化更多的高价的氧化物,在遇到水的作用下,生成强酸,例如硫酸,硝
酸,所以酸性增强,即空气的酸度增加。
汽车尾气排放的主要污染物为一氧化碳
(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NO
X
)、铅(Pb)等。
所以处理汽车尾气已经岌岌可危了,在汽车尾气中主要是三元催化的应用:
1汽车尾气净化的方法
国外早在20世纪60年代中期对汽车污染控制技术已经进行了研究开发,目前己达到实用阶段。
研究表明,通过改善催化剂及其载体的性能和生产工艺,改善汽车内燃机燃烧技术及三效催化剂排气系统的处理可净化这些有害气体。
汽车尾气污染控制可以分为机内和机外两种技术。
机内净化主要是提高燃油质量和改善燃料在发动机中的燃烧条件,尽可能减少污染物的生成;机外净化的主要方式是安装催化净化器,对有害气体进行处理是机外尾气净化最有效的方法,催化剂又是净化效果的关键。
因此开发实用高效的汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放的最佳措施之一。
汽车尾气催化净化的目的就是将有害的CO和HC氧化为CO
2和H
2
O,将NOx还原成
N
2。
由于汽车尾气的化学成分很复杂,其转化率除和催化剂的活性有关外,还和反应气是氧化气还是还原气有关,因此催化剂在功能上分为氧化型和还原型两部分。
氧化型催化剂主要催化CO和HC的氧化反应。
催化剂在很多方面还有广泛的应用,食品的催熟中也有很大的意义,他解决
了食品的运输储存。
还有合成氨的化肥应用都是催化对人类的重要作用。