土壤修复技术中的土壤光催化降解(光解)技术是一项新兴的深度土壤化学修复技术,可应用于污染源为农药等有机污染物的土壤的修复过程。光催化氧化法在正常环境条件下(常温、常压),能将挥发性有机物(VOCs)分解成CO2、H2O和无机物质,反应过程快速高效,易于操作,价格相对不高且无二次污染问题,因此具有巨大的潜在应用价值,已成为VOCs治理技术中一个活跃的研究方向。因此,光催化被广泛地应用于土壤中农药多氯联苯及石油污染物等的降解。在80年代后期,光化学降解法开始应用于环境污染控制领域。
光敏剂的选择
有机污染物在自然光照条件下降解速率极慢,光催化降解技术的关键是找到合适的光敏剂提高降解效率,目前比较常用的光敏剂有TiO2、Fe2O3、腐殖质等。不过,单一光敏剂存在可见光响应性能差和化学吸附性能不能满足某些反应物吸附活化等缺点,因此,复合光敏剂在环境污染治理中的应用越来越多,开发更多更有效率的复合光敏剂是光催化降解技术研究的重点。
光降解技术的过程方法
光降解技术主要有土壤表层直接光解、土壤悬浮液光解、溶剂萃取与光降解联合处理、光催化氧化等,一般方法为将被污染土壤置于适合与光源充分接触的特殊仪器中处理。
土壤表层直接光降解
土壤表层的直接光降解是目前应用较多的一种技术,该技术对水溶性低、具有强光降解活性的化学物质有较好的降解效果。
土壤悬浮液光降解
土壤悬浮液的光降解指把土壤或土壤中的组分如有机质、粘土矿物、金属氧化物等与水按一定比例混合,使其形成悬浮状态,然后放置在阱式反应器中进行光化学降解。
溶剂萃取与光降解联合处理
溶剂萃取与光降解联合处理是指先用表面活性剂或有机溶剂将污染物提取出来,然后再进行光降解。
反应速率的影响因素
目前,光催化氧化主要以太阳光和紫外光为光源,反应速率受土壤的组成、质地、湿度、粒径、氧化铁含量、pH值和土壤厚度,及照射光强度、化学催化剂、混合效率、污染物浓度等的影响。一般来说,土壤厚度越厚,降解越慢;高孔隙度的土壤中污染物迁移速率快,粘粒含量越低光解越快;自然土中氧化铁对有机物光解起着重要调控作用;有机质可以作为一种光稳定剂;土壤水分能调解吸收光带;土壤厚度影响滤光率和入射光率。
总结与展望
光催化降解作为一项新型的污染土壤修复技术,具有较好的应用前景,但要投入实际应用还需要进行深入研究。目前对污染物的光降解研究大多限于单一组分,与实际污染场地的复杂多组分不符,故对多种有机污染物的修复治理有待进一步研究;面对土壤中污染物质种类复杂、修复时间紧等问题,综合应用多种处理技术进行修复是当今土壤修复领域的发展方向,将光催化技术与其它处理技术联合使用,将会使光催化技术的应用前景更加广泛。