光氧化作用

光學化氧化是通過氧化劑在光的輻射下產生氧化能力較強的自由基而進行的，根據氧化劑的種類不同，分為UV/過氧化氫，UV/臭氧，UV/過氧化氫/臭氧三種系統。

基本介紹

• 中文名：光氧化作用
• 外文名：photooxidation
• 類別：專業名詞
• 相關領域：生物化學
• 套用：殺菌

光氧化作用定義

在光的作用下進行的氧化還原化學反應。光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射，受激產生分子激發態，之後才會發生化學變化到一個穩定的狀態，或者變成引發熱反應的中間化學產物。1972年Fujishima和Honda發現光照的 單晶電極能分解水，引起人們對光誘導氧化還原反應的興趣，由此推進了有機物和無機物光氧化還原反應的研究。

分類

直接光氧化降解：有機物分子吸收光能後呆現激發態與周圍環境中的物質進行反應。

間接光氧化降解：周圍環境存在的物質吸收光能呈激發態，再誘導一系列有機污染物的反應。間接光降解對環境種生物難降解的有機污染物史為重要。

光化學氧化：採用臭氣和過氧化氫等作為氧化劑，在紫外光的照射下使污染物氧化分解。

光催化氧化 ：有催化劑作用下的光化學氧化，一般可分為均相和非均相催化兩種類型。

均相光催化 ：一般在鐵離子等催化劑存在下，在水溶液中的光化學反應。

多相光催化：半導體催化劑（ ）作用下，在水和固體催化劑表面發生的光催化氧化。

光氧化作用原理

光學化氧化是通過氧化劑在光的輻射下產生氧化能力較強的自由基而進行的，根據氧化劑的種類不同，分為UV/過氧化氫，UV/臭氧，UV/過氧化氫/臭氧三種系統。

通過產生羥基自由基來對有機污染物進行徹底的降解：（1）羥基自由基具有高的氧化電位；（2）羥基自由 基具有很高的電負性或親電性；（3）羥基自由基的加成反應，當有碳碳雙鍵存在時 ，除非被進攻的分子具有高度活性的碳氫鍵，否則 ，將發生加成反應。

UV/過氧化氫系統

一般認為機理為 ；生成的過氧化氫自由基對有機物的氧化作用分為三種：

（1）脫氫反應。

UV/過氧化氫系統中發生的這三種反應中，最主要的是脫氫反應 。由過氧化氫光降解產生的羥基自由基，與 有機物（HRH）發生脫氫反應，反應生成有機自由基 。該自由基迅速與溶解氧發生反應，形成有氧化有機化合物 ；

（2）親電子加成

羥基自由基對有機物位的電子加成，會導致有機自由基反應。典型描述是酚氯的快速脫氯。

（3）電子轉移

有機物RX與羥基自由基反應，使羥基自由基轉化為氫氧根離子。

UV/臭氧系統

一般認為UV/臭氧的氧化反應為自由基型，即液相臭氧在光輻射下會產生羥基自由基，與水中的溶解物發生反應，存在兩種解釋：

影響因素：（1）溫度的影響，溫度的提高一方面提高了自由基型反應的速率常數，同時因降低臭氧的溶解度而減少了羥基自由基產生，溫度對本法去TOC不產生明顯的影響。（2）初始pH值的影響，pH值的提高能加快臭氧去除TOC的速率。初始pH值的提高，使臭氧更易於分解產生羥基自由基，這樣加快了TOC的去除速率。隨著氧化過程的進行，有機碳不斷降解為無機碳，在酸性溶液中，這作無機碳以二氧化碳的形式逸出；而在鹼性溶液中則以離子的形式繼續存在於溶液中，這兩種離子都是很強的羥基自由基清除劑，必然降低了本法去TOC的速率。（3）羥基自由基清除劑的影響，碳酸根，碳酸氫根等的存在必然會削弱TOC的去除效果。 雖然碳酸根本身也是一種氧化劑，但是它的氧化電位比羥基自由基小，氧化能力不如羥基自由基。

UV/過氧化氫/臭氧

UV/過氧化氫/臭氧能夠高速產生羥基自由基。UV/過氧化氫/臭氧過程的商業套用也日益增長，並被當作一種 流 程 頗具競爭力的工藝。在 UV/過氧化氫/臭氧的反應過程屮，羥基自由基的產生機理可歸結為以下幾個反應方式：

重要套用

高級光化學氧化過程反應條件平和，催化降解能在室溫下利用空氣中的水蒸氣和氧去除污染物。廢水處理方面：鹵代脂肪烴、鹵代芳烴、有機酸類、硝基芳烴、取代苯胺、多環芳烴、雜環化合物、烴類、酚類、染料、表面活性劑、農藥等都能有效地進行光催化反應。

UV/過氧化氫系統還可以用於脫色反應。UV/過氧化氫/臭氧系統在有機物成分複雜的污水處理里有獨特的優勢，它可以通過多種途徑產生自由基。