催化在之力环境污染中作用的论述.doc

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1、催化在治理环境污染中作用的论述摘要：随着科技发展，人类环保意识的提高，对现代工业中产生的环境污染物的处理也越来越重视。催化剂的使用是处理环境污染中最重要也是最有效的途径。本人论述了催化剂在治理环境污染中的应用，重点综述了催化剂在大气污染及水污染中的应用。叙述了纳米光催化技术、微波诱导技术在处理废水中的应用以及最新的处理汽车尾气的催化剂的结构和种类。关键字：催化剂，催化作用，环境污染前言催化剂的一般含义是指一种通过基元步骤的连续和重复循环，将反应物转化成产物的物质,而在循环重复的最后一步，催化剂又恢复到原来的形式。以控制和预防环境污染为目的的催化剂和催化过程的研究称为环境催化

2、研究。由于工业生产发展而日趋严重的环境污染以及催化科学和技术的发展，环境催化的科学和技术己有很大的发展。和能源密切相关的多相催化工业技术在过去半个多世纪中呈现了三个量子化发展阶段[1]:第一阶段为40年代末至50年代初，为石油炼制技术的大发展（如催化裂化、加氢裂解、催化重整和异构化等）；第二阶段为70年代至80年代石油化工的大发展（如新型ZSM—5分子筛催化剂用于异构化、歧化和芳烃烷基化过程等）；而90年代为第三阶段是环境催化大发展的时期,例如成功地将催化剂用于汽车排气净化，还有催化消除氧化氮类、氧化硫类，可挥发性有机组分的催化氧化、催化燃烧等。催化是炼油、化工和环保等方面

3、创造巨大经济效益和社会效益的关键技术.在世界催化剂销售市场，炼油、化工和环保三大领域中，环保催化剂销售额比例日趋上升[2,3]。1989年美国的环保催化剂销售额已超过炼油用的催化剂。1993年日本的环保催化剂已占总额的55%～60%，西欧也已占60%以上。近年来，以环境污染控制和预防为背景的催化学术会议频繁召开，专门书籍陆续出版.这些动向均表明当今催化学术界在此领域的研究异常活跃。正文：1、催化剂在污染水处理中的应用1.1纳米光催化材料在水处理中的应用纳米光催化材料大多是金属氧化物或硫化物等半导体材料，它们具有特殊的电子结构，它们在光激发下所产生的电子和空穴，将反应物还原或

4、氧化，从而使污染物得到降解，并最终完全矿化为CO2、H2O和毒性小的有机物和无机离子等，因此在能源、绿色化学方面显示出其独特的功效[4]。纳米光催化材料有以下的特点[5]:降解没有选择性，能使有害物质完全分解，不会产生二次污染可以在常压下操作，反应条件温和，降低操作难度，不需要大量消耗除光以外的其他物质，可以降低能量、原材料的消耗而达到除毒、脱色、去臭的目的。光催化剂具有廉价、无毒、稳定以及可以重复利用等特点。因此很多专家预测纳米光催化材料将是未来水处理技中的主力军，常见的纳米光催化材料有:TiO2、ZnO、BiVO4、Al2O3等。其中纳米TiO2活性高，热稳定性好，成本

5、低，安全无毒，是现在研究最广，最被看好的材料。在紫外光照射下，纳米TiO2表面会产生氧化能力极强的羟基自由基，使水中的有机污染物氧化降解为无害的CO2和水。目前纳米TiO2主要的应用领域有化工废水、染料废水、农药废水、含油废水、造纸废水等有机废水的处理。例如:赵文宽等以煤灰中的漂珠为载体、钛酸丁酯为原料，制备了一种载有纳米TiO2粉体的漂浮型光催化剂，在紫外光或太阳光直接照射下，能有效降解水面石油污染物。同济大学李田等将纳米TiO2固定于玻璃纤维网上形成催化膜，用于深度净化饮用水。经处理的自来水中有机物总量去除率达60%以上，19种优先污染物中有5种被完全去除，其他有机物的

6、浓度也基本降至检测限以下，同时细菌总量明显减少，处理水质达到了安全饮用的要求。另外，在无机物的处理方面，纳米TiO2可以吸附高氧化态汞、银、铂等贵重金属离子，而无机离子在纳米粒子表面具有光化学活性，从而在光催化下被还原为细小的金属晶体，被催化剂吸附，毒性因此被大大降低。1.2微波诱导催化技术在水污染治理中的应用1.2.1微波诱导催化技术的基本原理微波诱导催化反应的基本原理可简述如下：将高强度短脉冲微波辐照聚集到含有某种“敏化剂”（如铁磁金属）的固体催化剂床表面上，由于表面金属点位与微波能强烈的相互作用，微波能将被转变成热能，从而使某些表面点位选择性地被迅速加热到很高的温度（

7、例如很容易超过1400℃）。在此反应过程中，催化剂的作用不仅仅在于把热能聚焦，而且还可借它与反应物和产物相互作用的选择性而影响反应的进程[6]。微波诱导催化反应中，微波主要是与催化剂或其载体相作用，被激活的催化剂再催化相应反应的进行。由此可见，微波诱导催化反应中催化剂及载体的作用是非常重要的，必须要与所加微波能发生强烈的相互作用。很显然，最适宜作催化剂的是微波高损耗物质，而载体则宜选用微波低损耗物质。物质吸收微波的能力与很多因素有关，所以在实际工作中微波诱导催化反应所用催化剂的选择往往还需要通过大量实验来加以筛选[