俞淑紅

[摘 要]本篇文章首先對紫外光催化氧化的機理進行概述，從紫外光源、紫外光消解器兩方面，對紫外光催化氧化設(shè)備進行分析，并以紫外光照射下氧化劑的形成為依據(jù)，提出紫外光催化氧化在環(huán)境分析中的應(yīng)用措施。希望通過本文的闡述，可以給相關(guān)領(lǐng)域提供些許的參考。

[關(guān)鍵詞]環(huán)境監(jiān)測；紫外光氧化；樣品預(yù)處理；水質(zhì)分析

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）02-0101-01

引言

紫外光催化氧化法作為一種新型的水處理技術(shù)，它可以有效對有機物起到分解的效果。近幾年來，紫外光催化氧化法被廣泛的應(yīng)用在水質(zhì)的分析工作中，并且獲得了較好的成果。

在開展環(huán)境水質(zhì)分析工作時，需要對樣品進行預(yù)處理，這樣可以將樣品中含有的有機物進行損壞，反之將會給測定組分帶來影響。通常情況下，采用酸濕法來降低操作難度以及時間長等現(xiàn)象，但是其能給環(huán)境帶來污染。利用紫外光催化氧化法來實現(xiàn)環(huán)境水樣的消除，不僅可以全面清除水樣中的有機物，同時還不會給水樣造成污染，對測定以及環(huán)境保護提供了有利條件。

一.紫外光催化氧化的機理概述

紫外光催化氧化作為一項把紫外光輻射與氧化劑進行融合應(yīng)用的方式。在紫外光的作用下，氧化劑會分解出大量的具備氧化功能的自由基，進而生成大量氧化劑不能分解的有機污染物。在紫外光和氧化劑相互影響下，導致光催化氧化不管是在氧化功能上，還是反應(yīng)效率上，都要高于應(yīng)用紫外線輻射或者氧化劑所產(chǎn)生的效果。紫外光催化氧化主要把催化劑當作紫外光吸收成分，進而生成電子空穴對，形成氧化活性基團[1]。其特性為在常溫常壓的環(huán)境下，就可以開展氧化實驗，在不會給周圍環(huán)境造成二次污染的同時，還能將大量無法或者降解系數(shù)高的有機污染物進行充分化解，并且設(shè)備簡便，催化劑能夠循環(huán)應(yīng)用。

二.紫外光照射下氧化劑的形成

首先，激發(fā)態(tài)氧原子。當受到紫外線光照射之后，氧分子會從之前的基態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，但是要想實現(xiàn)這一過程，需要滿足具備光敏物質(zhì)的條件。當光敏物質(zhì)吸取大量太陽光之后，會將光能逐漸傳送給氧分子，進而生成激發(fā)態(tài)氧。當激發(fā)態(tài)氧和水、有機物進行反應(yīng)之后，便會生成氧化物以及自由基。其次，臭氧。在短紫外線照射條件下，氧分子逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌粞醴肿?。在汞燈光照下，臭氧的產(chǎn)生主要依附于波長的影響。當處于黑暗或者室溫條件下，臭氧將十分穩(wěn)定，半衰期為15小時。當波長為520納米時，在紫外光的輻射下，臭氧將快速分解，并且出現(xiàn)鏈反應(yīng)，進而形成激發(fā)態(tài)氧分子。

三. 紫外光催化氧化設(shè)備

1.紫外光源

通常情況下，我們把汞燈作為人工紫外光源，并且將紫外輻射波長控制在45～390納米的范疇內(nèi)。在紫外光范疇中，汞譜線比較多。當汞原子由初始的激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)換為基態(tài)時，會形成長度為245納米的共振線。

2.紫外光消解器

紫外光消解器一共分為三種，第一種為把汞燈安置在反應(yīng)器皿中，將反應(yīng)器皿放置在并與中進行冷卻處理，保證溫度控制在低于28攝氏度，這與有機光化學合作原理相似。第二種為鑒于批量分析，將安置在核心位置的汞燈和均勻分布在其周圍的Pyrex玻璃塞試管進行合成，并將消解器皿安寨在鋁箔容器中，鋁箔容器底部安置一臺通風裝置，由于空氣冷卻[2]。第三種為紫外光消解器皿適流解析體系，樣品經(jīng)過燈泡外端的旋轉(zhuǎn)形狀流入到反應(yīng)器皿中。

四.紫外光催化氧化在環(huán)境分析中的應(yīng)用

1.金屬元素的測定

環(huán)境水樣中含有大量的金屬物質(zhì)，并且在進行金屬測定時，可以利用紫外光實現(xiàn)消解。但是消解條件需要受到被測物質(zhì)類型、分析方式以及樣品基體等因素影響。在進行金屬測定時，消解一般在滿足酸性條件下開展，這樣可以防止出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象。針對鉻金屬開展伏安法測定時，可以在中性環(huán)境中進行。但是需要保證樣品全部消解，這主要是由于有機物會受到伏安測定的影響形成干擾。

2.氮和磷的測定

首先，氮的測定。在滿足紫外光輻射以及氧氣充足的情況下，含氮有機化合物以及和NH4+經(jīng)過氧化反應(yīng)之后形成硝酸鹽，之后和芳香族化合物進行還原反應(yīng)，形成亞硝酸鹽。經(jīng)過消解處理后，樣品中含有的氮原子逐漸生成硝酸鹽以及亞硝酸鹽。而影響紫外光氧化速率的主要原因就是樣品pH值。大多數(shù)有機氮化合物要想實現(xiàn)分解，pH值應(yīng)該保持在8左右；如果是尿素分解，pH值應(yīng)該保持在5左右。其次，磷的測定。在進行總磷測定過程中，一般需要在樣品中添加一些H2O2或者是K2S2O8等氧化劑，同時也可以利用HCl或H2SO4進行酸化反應(yīng)，進而提升消解質(zhì)量[3]。

3.有機污染物的測定

第一，溶解有機碳測定。首先把紫外光照射應(yīng)用在海水中溶解有機碳的氧化分解中。在選擇汞燈時，應(yīng)該選擇兩種型號的汞燈，分別是1200W以及380W。為了將碳進行充分氧化，照射時間分別設(shè)置為1小時和11小時。第二，化學需氧量測定。運用標準方式來實現(xiàn)化學需氧量的測定，由于樣品分解需要消耗大量的時間，工作量多，并且無法實現(xiàn)批量分析。因此，人們通常采用流動注射分析的方式，但是還要運用原始加熱方法。要想提升在線消解速率，可以應(yīng)用停留技術(shù)，但又會造成分析實現(xiàn)延長以及采樣效率小等現(xiàn)象。因此，在進行化學需氧量測定時，可以在光催化柱中添加一些TiO2微珠，這樣可以加大有機物氧化的效率，對反應(yīng)前后氧濃度改變情況進行檢測，進而起到化學需氧量測定的效果。

結(jié)束語

總而言之，跟當前情況來看，紫外光催化氧化技術(shù)已經(jīng)廣泛的運用在國外環(huán)境水質(zhì)分析工作中，并且獲得了一定的成果，一部分測定方式也納入到標準方式中。根據(jù)我國情況來所，紫外光催化氧化技術(shù)還沒有全面運用到環(huán)境分析工作中，相關(guān)工作人員也沒有對其有全面了解，就更不用說科研工作了。為了迎合環(huán)境監(jiān)測發(fā)展需求，以及樣品預(yù)處理要求，加大紫外光催化氧化技術(shù)在環(huán)境分析化學的應(yīng)用力度具有現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1] 杜長明，李子明，仇榮亮，湯葉濤，劉育. 等離子體聯(lián)合紫外光催化凈化有機廢氣關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 環(huán)境工程學報，2016，（10）：5782-5790.

[2] 朱哲欣，葉美英. 光催化微反應(yīng)器中水樣光催化降解及Cd～（2+）在線檢測[J]. 影像科學與光化學，2016，（05）：444-451.

[3] 馮麗，張新申，冷庚，李紹波，但德忠. 紫外光在線催化氧化快速測定高錳酸鹽指數(shù)[J]. 分析化學，2012，（04）：630-633.