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“吃掉”有机污染物 “消化”成无污染物的光催化材料

日期:2019-01-16 14:53

  在第20届中国科协年会闭幕式上,中国科协副主席、国际宇航科学院院士李洪对外发布由中国科协组织征集遴选的60个重大科学问题和重大工程技术难题,涉及公共安全、空天科技、信息科技、医学健康等12个领域。李洪说:“这些(问题)代表了我国科技领域真正的‘硬骨头’”。

  中国建筑材料科学研究总院有限公司(以下简称中国建材总院)提出的高活性可见光催化材料,被列入60个重大科学难题之一。

  高活性可见光催化材料是一种什么样的材料,为什么研究该材料,这种材料研究的科学问题、技术难度点在哪?笔者就此进行了深入了解。

  “高活性可见光催化材料”是一种利用光催化技术的原理,在可见光或者LED灯下,能捕获有机污染物,通过氧化还原反应将有机物完全分解为无污染的CO2和水。这种材料与吸附型的净化材料有明显区别。

  吸附型净化材料,只是将污染物吸附到吸附剂中,虽然污染物发生转移,但并没有被分解,同时材料饱和后将不再吸附,对污染物不再具有净化效果。高活性可见光催化材料则将污染物通过化学反应分解为无污染的无害物,达到降解作用,也不存在吸附饱和问题,如果材料稳定,将会一直分解有机物,起到永久净化的目的。

  因为能有效去除污染物,高活性可见光催化材料研究也成为关乎国计民生的大事。

  目前,室内污染是人类健康的一大杀手。据流行病学统计,在我国,白血病的自然发病率约为十万分之四,每年新增约4万名白血病患者,其中40%是儿童。医学界普遍认为,除了家族遗传,环境污染应是儿童白血病的重要诱因。

  家庭装修会带来室内环境污染。资料表明,居室中常见的有害物质,仅美国环保署正式公布的就有189种,其中危害较大的主要有甲醛、苯系物、氨、三氯乙烯和石棉等。

  它能将自然界存在的太阳光能转换为化学反应所需的能量,用于发生催化作用,使周围的氧气及水分子被激发成极具氧化力的OH·及O2-自由基离子,不仅能起到净化作用,还能缓解大气污染,并将能源有效利用。

  “高活性可见光催化材料”还能用于水污染净化,将水体中有机物包括液相染料、重金属等完全降解或无害化。”中国建材总院水泥科学与新型建筑材料研究院环境材料科学与工程研究所所长、博士生导师冀志江教授举例说,偶氮芳香染料如甲基橙和亚甲基蓝,是造纸、皮革、化妆品、药品和其他工业中最主要的有毒污染物和合成染料。直接排放未经处理的染料会毒害水生生物,并间接影响人类健康。

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