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紫外光化學反應

光譜圖.png

紫外線光化學反應是利用紫外光子能量引發分子吸收光子，形成激發態而發生的化學反應。

紫外線是電磁波譜中波長介于100納米(nm)至400nm，根據波長的不同，紫外線可進一步劃分為：

·UV-A（320-400nm）：能量較低，主要引起分子的電子激發，用于光固化、光催化等。

·UV-B(280-320nm)：能量較高，能引起皮膚曬傷，用于光化學反應。

·UV-C(200-280nm)：能量很高，具有強大的殺菌能力，其中254nm波長因與微生物DNA吸收峰接近而廣泛應用于消毒，此波段也常用于光化學降解。

·真空紫外線(100-200nm)：能量最高，能被空氣中的氧氣強烈吸收，需在真空或特定惰性氣體環境下使用，其中185nm波長的VUV光能直接裂解水分子產生羥基自由基，在總有機碳(TOC)降解中非常有效。

光化學反應的二個主要的反應路徑：

1、光解反應

分子(M)吸收特定波長的紫外光子(hv)，躍遷至激發態(M*)。激發態分子不穩定，可能通過多種途徑失活，其中之一就是化學鍵斷裂，形成自由基或更小的分子碎片，從而實現分子的降解。

M+ hy-M*. M*→降解產物

2、光催化氧化反應

光催化氧化是利用半導體材料作為催化劑（如TiO2），紫外光照射到催化劑，光吸收與電子-空穴對產生，當能量大于TiO2禁帶寬度(銳鈦礦型約為3.2eV，對應波長約387nm)的光子照射到其表面時，價帶(Valence Band， VB)上的電子(e-)被激發躍遷至導帶(Conduction Band，CB)，在價帶上留下一個帶正電的空穴(h+)。

Ti02 + hv→ Ti02(e- + h+)

產生的光生電子和空穴會向催化劑表面遷移，遷移到催化劑表面的空穴(h+)具有強氧化性，遷移到催化劑表面的電子(e-)具有還原性。

紫外線光化學技術在工業廢水處理中的應用：

紫外高級氧化工藝(UV-AOPs)，因其高效降解難處理有機物、無選擇性攻擊、反應條件溫和等優點，在工業廢水處理領域展現出廣闊的應用前景。

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紫外線光化學技術在純化水處理中的應用：

純化水處理，特別是在醫藥、食品飲料和電子等高科技行業，對水體的純度有著極為嚴苛的要求。紫外線光化學技術因其高效、清潔、無添加(或少添加)化學品等特性，在這些領域的高純水制備、痕量有機物去除和微生物控制方面發揮著不可或替代的作用。

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UV/O3/H2O2（過臭氧光催化）技術具有氧化能力強、礦化程度高等顯著優點，特別適用于處理傳統方法難以處理的難降解有機廢水。

在實際應用中，需要根據水質特點和處理目標進行優化設計（如O?和H?O?投加比例、UV強度、反應器構型、pH控制等），并考慮經濟性問題。

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紫外光解通常是指利用紫外線（UV）照射來分解物質（尤其是污染物）的技術。

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