泳池水处理创新技术：光催化消毒

论泳池水处理创新技术应用新方法——光催化消毒
文/颜家财

光催化消毒的原理起源于TiO2的光催化效应，发现于1972年，由当时还在读博士的日本东京大学应用化学系教授Fujishima和Honda在研究半导体氧化物对光的反应时，发现二氧化钛单晶在光的照射下能将水分解成氧气和氢气，这意味着太阳能可光解水，制取氢燃料，该发现被称为Honda-Fujishima效应(本多．藤岛效应)。这个发现，与植物的光合作用非常相似，科学家们想利用其制氢，但效率很低，后来发现二氧化钛单结晶的氧化性强、广谱性、安全性在水处理、空气净化、自洁、光源利用等方面有更大的前景，于是兴起了光催化技术的研究热潮，经过四十多年的孜孜以求，光催化已取得日趋广泛和深入的应用在水处理行业。

        根据以能带为基础的电子理论，半导体的基本能带结构式：存在一系列的满带，*上面的满带称为价带(VB)；存在一系列的空带，*下面的空带称为导带(VB)；价带和导带之间为禁带。如下图：

当能量等于或大于禁带宽度的光照射时，半导体价带上的电子可被激发跃迁到导带，同时在价带产生相应的空穴，这样就在半导体内部生成电子－空穴对。如下图：

锐钛型TiO2的禁带宽度为3.2eV，当它吸收了波长小于或等于387.5nm的光子后，价带中的电子就会被激发到导带，形成带负离负电的高活性电子，同时在价带上产生正电的空穴。由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。它们能够在电场的作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化或还原反应，或者被表面晶格缺陷捕获，也可能直接复合。TiO2空穴的电势大于3.0eV，比氯气、高锰酸根、臭氧甚至比氟气的电极电势还高，因此具有很强的氧化性。空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的OH-或H2O发生作用生成活性羟基。活性羟基是一种活性更高的氧化物，能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化，通常认为是光催化反应体系中的主要活性氧化物，光生电子也能够与O2发生作用生成HO2-和O2-等活性氧类，这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应，这些自由基可轻易破坏细菌的细胞膜，使细胞质流失，进而将细胞氧化，直接杀死细菌，同时可以把空气和水中有机物质彻底分解为二氧化碳和水。

       都围公司通过特殊的工艺将纳米级光催化剂TiO2材料“镶嵌”在具有海绵结构泡沫金属材料上，具有更大的表面积和负载量。在此基础上研制、开发并生产的一种对各类循环水进行处理的高效净化、消毒杀菌的富米特光催化水处理器，对水系统中杀灭或分解各种藻类、微生物及菌类等具有非常明显的效果。

       光催化水处理器的优点：
氧化能力强，有深度处理能力，可以杀灭各种微生物及氧化分解绝大部分已知有机物。
反应效率高，反应时间短。
属于物理处理方式，不产生任何二次污染，无毒无害，环境友好等，决定了消费者对它的青睐。

光催化消毒主要用于水处理工程末段对水进行消毒和净化，可用于游泳池循环水处理、集中空调循环水处理，景观、鱼池循环水处理等，下面简单介绍一种专为游泳池消毒设计的富米特光催化处理器技术参数。