浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院教授王晟和他帶領(lǐng)的光催化納米材料研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于尋找有效去除有機(jī)污染物的方法，并最終找到了對(duì)付有機(jī)污染物的“克星”，而且成功地運(yùn)用在了寧波童王河的治理中。“避免二次污染是光催化技術(shù)的最大亮點(diǎn)。”王晟介紹，光催化技術(shù)最大的特點(diǎn)就是在陽(yáng)光照射的條件下可以將有機(jī)物安全地轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退葻o(wú)機(jī)物，整個(gè)過(guò)程不需要其他化學(xué)輔助劑，反應(yīng)條件溫和，無(wú)二次污染。

　　光催化的神奇作用

　　“與金屬離子等無(wú)機(jī)物相比，水體中的有機(jī)物難以運(yùn)用現(xiàn)有治理技術(shù)處理，而上世紀(jì)70年代出現(xiàn)的光催化技術(shù)逐漸顯示出無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。要治水，就要恢復(fù)水生態(tài)平衡，其中的關(guān)鍵就是要去除水中復(fù)雜難降解的有機(jī)物。”王晟說(shuō)道，傳統(tǒng)的物理吸附法、化學(xué)氧化法、微生物法和高溫焚燒法都存在這樣或那樣的缺陷，比如效率低、易產(chǎn)生二次污染、適用范圍窄、能耗高。

　　據(jù)王晟介紹，以納米二氧化鈦為代表的光催化劑由于其被光激發(fā)后產(chǎn)生的帶正電的空穴和帶負(fù)電的電子具有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)還原性，能將幾乎所有的有機(jī)污染物分解成二氧化碳，整個(gè)過(guò)程不需要其他化學(xué)輔助劑，反應(yīng)條件溫和，無(wú)二次污染，運(yùn)行成本低，而且可充分利用廉價(jià)環(huán)保的太陽(yáng)光作為反應(yīng)光源。這種光催化分解有機(jī)物的方法在廢水凈化、廢氣凈化等領(lǐng)域被廣泛研究，應(yīng)用前景十分廣闊。

　　好馬配好鞍

　　但是，隨著研究的深入，王晟碰到一個(gè)兩難困境，這也是長(zhǎng)期以來(lái)困擾光催化技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用的瓶頸。如此“好用”的光催化技術(shù)，卻面臨著一個(gè)實(shí)際應(yīng)用難題：找不到合適的“容器”去裝光催化劑。

　　據(jù)了解，二氧化鈦受紫外光激發(fā)后所具有的強(qiáng)氧化還原性對(duì)于分解對(duì)象無(wú)選擇性，如果直接復(fù)合到有機(jī)物基體材料中，會(huì)縮短有機(jī)物基體材料的使用壽命;如果直接將二氧化鈦投入反應(yīng)溶液中，則會(huì)形成懸濁液體系，即使二氧化鈦對(duì)有機(jī)污染物具有良好的反應(yīng)效率，也會(huì)因?yàn)闊o(wú)法回收二氧化鈦而導(dǎo)致二次污染。

　　“光催化技術(shù)自1972年在日本誕生以來(lái)，始終沒(méi)有在日本大面積推廣也正是因?yàn)檫@個(gè)原因。”王晟說(shuō)道，長(zhǎng)久以來(lái)科學(xué)家始終不能找到一個(gè)適合用來(lái)放置光催化劑的“容器”。

　　隨著不斷的嘗試和努力，一條不同尋常的思路在王晟的頭腦中漸漸清晰：在二氧化硅層和納米二氧化鈦之間制造一個(gè)水和空氣可自由透過(guò)的納米空間，把這個(gè)空間作為有效的反應(yīng)場(chǎng)所來(lái)催化反應(yīng)的進(jìn)行。通過(guò)大量的試驗(yàn)，王晟和他的團(tuán)隊(duì)終于成功制備出中空型界面光催化劑——具有核、殼結(jié)構(gòu)的二氧化硅包覆二氧化鈦粒子。這種中空結(jié)構(gòu)避免了對(duì)于表面活性點(diǎn)的屏蔽，從而大幅度地提高了其催化活性，達(dá)到了既保護(hù)有機(jī)催化載體，又不損傷催化能力的目的。

　　王晟表示，他們已經(jīng)與企業(yè)合作建成核、殼中空納米材料中試化設(shè)備，并取得了降解藍(lán)藻、降解垃圾填埋場(chǎng)滲濾液等實(shí)用化成果。

　　實(shí)踐中大顯身手

　　隨著“容器”問(wèn)題得以解決，王晟團(tuán)隊(duì)的光催化治污水技術(shù)終于被成功地運(yùn)用到了寧波童王河的整治中去。

　　據(jù)了解，王晟團(tuán)隊(duì)和寧波天河生態(tài)水景科技有限公司正在合作義務(wù)整治童王河，并運(yùn)用和校驗(yàn)他們研發(fā)的先進(jìn)的光催化治理污水技術(shù)。

　　“把光催化特種纖維做成各種形態(tài)，比如‘人工草毯’、‘人工網(wǎng)床’等形式，放置在水中。”王晟說(shuō)，這樣，在太陽(yáng)光照下，造成河水黑臭的有機(jī)污染物將很快被清理干凈。之后還將對(duì)河道進(jìn)行微生物和沉水植物治理，這兩種技術(shù)主要針對(duì)氮、磷、重金屬離子等河道中的其他污染物。

　　據(jù)相關(guān)部門(mén)檢測(cè)，童王河的主要技術(shù)指標(biāo)將已經(jīng)達(dá)到地表水Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，透明度至少達(dá)到了1.5米，同時(shí)也開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)首個(gè)大規(guī)模運(yùn)用光催化技術(shù)治理河水的成功先例。據(jù)悉，這種安全高效的光催化水生態(tài)綜合修復(fù)技術(shù)將會(huì)在浙江省“五水共治”中大顯身手。