环境工程前沿讲座心得

环境工程前沿讲座心得

通过系里面给我们安排的邀请专业人士来给我们开讲座，虽然时间很短，可能他们讲的东西也是比较前沿的，对于我们这样的本科生来讲会觉得比较难以理解，不过或多或少收获还是挺多的，我们对本专业的了解也更近了一步，明白了该专业应该掌握的技能。对我们专业所学的知识的应用领域也有了一定的了解。

前沿讲座顾名思义就是给我们讲讲本专业知识的应用领域，听了那么老师讲课，我最感兴趣的还是光催化氧化技术和膜分离技术。

一．光催化氧化技术

光化学及光催化氧化法是目前研究较多的一项高级氧化技术。所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。

TiO2是良好的催化剂，其特点有:化学性质稳定,能有效吸收太阳光谱中弱紫外辐射部分,氧化还原性极强,耐酸碱和光化学腐蚀,价廉无毒。

光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工

艺，可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质。另外，在有紫外光的Feton体系中，紫外光与铁离子之间存在着协同效应，使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快，促进有机物的氧化去除。

光降解通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物最终生成CO2、H2O及其他的离子如NO3-、PO43-、Cl-等。有机物的光降解可分为直接光降解、间接光降解。前者是指有机物分子吸收光能后进一步发生的化学反应。后者是周围环境存在的某些物质吸收光能成激发态，再诱导一系列有机污染的反应。间接光降解对环境中难生物降解的有机污染物更为重要。

利用光化学反应降解污染物的途径，包括无催化剂和有催化剂参与的光化学氧化过程。前者多采用氧和过氧化氢作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又称光催化氧化，一般可分为均相和非均相催化两种类型。均相光催化降解中较常见的是以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质，通过photo-Fenton反应产生·HO使污染物得到降解，非均相光催化降解中较常见的是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，同时结合一定量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子-空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴作用，产生·HO 等氧化性极强的自由基，再通过与污染物之间的羟基加和、取代、电子转移等式污染物全部或接近全部矿化。

在水处理中的运用：染料废水的处理；农药废水的处理；含油废水的处理（两相液体）；卤代芳烃；饮用水的额处理；处理微量有机污染物；灭活细菌。

二．膜分离技术

膜分离是在20世纪初出现，上世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术膜分离技术，由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。据统计，膜销售每年以14%~30%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场。

膜分离的简介

膜的定义

膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混和气体与膜接触时在压力下或电场作用下或温差作用下，某些物质可以透过膜,而另些物质则被选择性的拦截,从而使溶液中不同组分,

或混和气体的不同组分被分离，这种分离是分子级的分离。

膜的种类

分离膜包括:反渗透膜(0. 0001～0. 005μm) ,纳滤膜(0.001 ～0. 00５μm) 超滤膜(0. 001 ～0. 1μm) 微滤膜

(0.1～1μm) 、电渗析膜、渗透气化膜、液体膜、气体分离膜、电极膜等。

他们对应不同的分离机理,不同的设备,有不同的应用对象。膜本身可以由聚合物,或无机材料,或液体制成,其结构可以是均质或非均质的,多孔或无孔的,固体的或液体的,荷电的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm ,厚至几毫米。不同的膜具有不同的微观结和功能,需要用不同的方法制备。制膜方法一直是膜领域的核心研究课题,也是各公司严格保的核心技术。

膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级提纯和富集操作。现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透3 种。

膜分离技术具有如下特点：

１）膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术；

2）膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。

3)膜分离技术适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；

4）膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便。

三．低温等离子体在水处理中的应用

常规处理有生物处理，化学处理，物理处理，生物处理虽然廉价，但时间长，而且污染物去除率低；化学方法呢反应速率快但是有二次污染；物理处理简单但不能去除溶解性有机物。采用高级氧化技术是环境友好型处里方法，羟基自由基具有强氧化性，与有机物发硬速率常数很高。

等离子体是物质存在的第四种状态，由自由电子和离子组成且整体上为电中性的电离气体。作用机理是高能电子作用和臭氧氧化作用，受各种外场与自生场的影响影响加工工艺的因素多，参数范围大，过程复杂，所以还存在一定的问题。展望：低温等离子体处理排放于环境中各类污染物，与其他方法如高温焚化法，催化燃烧法比较起来更具高效性以及较低的能耗，在环保领域僵局广阔的应用前景。