Фотоэлектрохимическое окисление

Фотохимические методы окисления для разложения загрязняющих веществ включают процессы, сочетающие каталитическое и некаталитическое фотохимическое окисление. В первом случае в качестве окислителей часто используются кислород и перекись водорода, а для инициирования окисления и разложения загрязняющих веществ применяется ультрафиолетовое (УФ) излучение. Во втором случае, известном как фотокаталитическое окисление, обычно можно разделить на гомогенный и гетерогенный катализ.

При гетерогенной фотокаталитической деградации в загрязненную систему вводится определенное количество фоточувствительного полупроводникового материала в сочетании с определенным количеством светового излучения. Это приводит к возбуждению электронно-дырочных пар на поверхности фоточувствительного полупроводника под воздействием света. Растворенный кислород, молекулы воды и другие вещества, адсорбированные на полупроводнике, взаимодействуют с этими электронно-дырочными парами, накапливая избыточную энергию. Это позволяет частицам полупроводника преодолевать термодинамические реакционные барьеры и выступать в качестве катализаторов в различных каталитических реакциях, генерируя высокоокислительные радикалы, такие как •HO•. Затем эти радикалы способствуют деградации загрязняющих веществ посредством таких процессов, как присоединение гидроксильных групп, замещение и перенос электронов.

Фотохимические методы окисления включают фотосенсибилизированное окисление, фотовозбужденное окисление и фотокаталитическое окисление. Фотохимическое окисление сочетает химическое окисление и излучение для повышения скорости и окислительной способности реакций окисления по сравнению с отдельными методами химического окисления или облучения. В фотокаталитическом окислении в качестве источника излучения обычно используется ультрафиолетовое излучение.

Кроме того, в воду необходимо ввести заранее определенное количество окислителей, таких как перекись водорода, озон или определенные катализаторы. Этот метод очень эффективен для удаления небольших органических молекул, таких как красители, которые трудно разлагаются и обладают токсичностью. Фотохимические реакции окисления генерируют в воде множество высокореактивных радикалов, которые легко разрушают структуру органических соединений.