ヒドロキシルラジカル

5.1排水処理

ヒドロキシルラジカル(*OH)は、有機基質の酸化を担う主要な中間体反応性である。 フリーラジカルHO2•とその共役O2*−も分解プロセスに関与しているが、遊離ヒドロキシルラジカルよりもはるかに反応性が低い。 これらのラジカルは、水素引抜きまたは二重結合への求電子付加によってほとんどの有機物質と強く反応する。 遊離基は分子酸素と更に汚染物の完全な鉱化をもたらすかもしれない酸化低下の反作用の順序を始めるperoxy基を与えるために反応します。 さらに、ヒドロキシルラジカルは、ハロゲンによって占有される位置で芳香環を攻撃し、フェノール相同体を生成する可能性がある。 伝導帯の電子はまた、還元経路によって有機化合物を分解することができる。

光分解では、その毒性と持続性を排除するために親有機化合物の変換が望ましいが、主な目的はすべての汚染物質を鉱化することである。 さらに、一般的な反応のために提案された化学量論（Eq. 15）は、それぞれの場合に正しい質量バランスによって実証されなければならない。 反応物や生成物が失われ、信頼性の低い結果が得られる可能性があります。 鉱化率は、CO2、Cl−、SO42−、NO3−、PO43−などの無機化合物を監視することによって決定されます。 有機物が分解すると、処理水中で無機アニオンの濃度の化学量論的増加が生じ、非常に頻繁に水素イオンの濃度の増加（pHの低下）が生じる。 生成物損失がないことを実証するためには、モル比は有機基板構造に従っていなければならない。 総鉱化の欠如は、得られた最終生成物が本質的に毒性ではない1,2,5-トリアジン-2,4,6-トリヒドロキシ（シアヌル酸）であるs-トリアジン除草剤の場合にのみ観察されている。 これは、ほとんどの酸化方法に抵抗するトリアジン核の強い安定性に起因する。 窒素含有分子は、NH4+およびNO3−に鉱化される。 アンモニウムイオンは比較的安定であり，その割合は主に窒素の初期酸化度と照射時間に依存する。 芳香環の分解に起因する脂肪族断片の分析により，主にギ酸イオンと酢酸イオンが明らかになった。 他のアリファチックス（おそらく酸、二酸、およびヒドロキシル化化合物）も発見されている。 ギ酸塩および酢酸イオンはかなり安定であり、これは部分的に全鉱化が脱芳香化よりもはるかに時間がかかる理由を説明する。

紫外線と半導体触媒の相互作用を利用した水中の有機汚染物質の太陽光触媒鉱化は、水中の有毒有機物の産業破壊に大きな可能性を秘めており、用途や標的化合物の数は多い。 高い太陽放射への媒体の区域では、太陽解毒はリットルごとの数百ミリグラム、nonbiodegradable汚染物および有機物の複雑な混合物の内に現在の危険な汚染物の最高の有機性集中と水を扱うために有用である。 過去の20年の間に世界中グループによって遂行される強い研究の結果として太陽解毒は多くの興味深い適用のよい解決である。 過去十年の間に、水および空気からの有毒で、危険な混合物の異質光触媒の取り外しのたくさんの出版物そしてパテントがありました。 ある例はフェノールおよびクロロフェノール、塩素で処理された炭化水素、薬剤の混合物（抗生物質、antineoplasticsおよび他の危険な薬剤の無駄）、agrochemical無駄（殺虫剤）およびシアン これらは、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂の製造、揮発性有機化合物（VOC）スクラバー、PVC製造、木材保存廃棄物、海洋タンクターミナルおよびパイプラインの洗浄、農薬の製造およびその用途に使用される機器からのすすぎ水の製造などのプロセスで工業的量で製造されています。

ここでは、太陽光触媒の実用化を実証するための例として農薬を使用しています。 農薬や農薬化合物は一般的に1950年代から1960年代にかけて水中で検出されてきましたが、過去15年間でその使用量は世界中で劇的に増加し、1975年以来5年ごとにほぼ倍増しています。 国連は、農業で使用されるすべての農薬のうち、実際には1％未満が作物に到達すると推定しています。 残りの部分は、土地、空気、特に水を汚染してしまいます。 したがって、農薬による水の汚染は、今日の最大の環境問題の1つであり、広範な生態学的影響を伴います。 農業が集中的である地域では、以下が水質汚染の主な原因である：

日常的な農業慣行としての農薬処理：約0.2トン/haは、通常、古典的な噴霧または灌漑パ

容器やスプレー装置から農薬で汚染されたすすぎ水：空の容器に残っている少量の農薬（約70単位/ha）は、通常、環境にこぼれます。

: パッキングの前の果物と野菜のクリーニングかpostharvest処置からの水は廃水のおよそ1m3/day/haを作り出す。

農薬で汚染された植物廃棄物：30トン/ha/年の未処理の植物廃棄物は通常埋立地に処分されると推定されています。

大きな問題の一つは、空の農薬容器の制御されていない投棄です。 各容器に残留する農薬の量は非常に少ないが、毎年何百万もの農薬が投棄されており、この種の農業の分野で最も重要な汚染源の一つとなっている。 提案された解決策は、彼らの選択的な収集とリサイクルプラントへの輸送であり、そこで彼らは後で再利用するためにすすがれる。 得られたすすぎ水は、農薬の異なる混合物によって汚染され、処理されなければならない。 従ってそのような水の現場処理のための簡単で、安価で、入手しやすい技術は必要である。 除草剤は、伝統的に、顆粒状または粉末状の活性炭、ナノ濾過、オゾン処理などを使用して水から除去される。 しかし、これらのプロセスには、適用性、有効性、およびコストに固有の制限があります。 一方、廃棄に伴う問題は、(i)初期農薬濃度が同じ水で洗浄された容器の数の関数として制御できるため、最適な光触媒効率のための最も適切な濃度を選; そして、（iv）温室での集中的な農業は、通常、日当たりの良い国に集中しています。

太陽解毒は、製薬産業廃棄物やVOC排出物の多くに見られるハロゲン化溶媒の分解においても効率を実証しています。 環境規制と指令は、産業管理者にVOC排出量を制御するよう促しています。 ＶＯＣ排出制御法の一つは湿式スクラブであるが，スクラバーからの汚染水を処理する必要がある。 これは太陽解毒によって簡単に行うことができます。 ハロゲン化廃棄物のもう一つの供給源は、ハロ化合物製造である。 廃棄物は、100-200mg/リットルで溶解した総生産の低い割合として推定することができる。 PVCは、例えば、PVCの各トンのための短鎖ポリマーまたはPVCモノマーで汚染された排水排水の2.5m3を生成します。 フィージビリティスタディは、6-m2フォトリアクターが100mg/リットルのクロロホルムを250リットルの廃水中で8時間の太陽光で完全に鉱化できることを決定した。

排水の除染は、太陽光子の最も成功した光化学的応用の一つである。 この技術は、大規模なパイロットプラントの建設で検証されています。 太陽光触媒は水処理のための特定の太陽技術が市販されるようになると同時に太陽プロセスの実施の重要な進歩であると約束します。 市場分析は、最も問題のある永続的な有機汚染物質の多くを破壊する可能性があるこの環境に優しい技術には、多くの潜在的な用途があることを示 光触媒水の解毒は、過去10年間の進歩によって実証されたように、約束に満ちていることは間違いありません。

しかし、太陽光触媒の歴史的進化の分析は、開発の三つの異なる段階を明確に特定しています。 太陽に配慮した研究者の初期の努力は、実験室の研究を既存の技術で太陽工学試験に移すことに焦点を当てました。 これらの最初の結果は、光化学研究コミュニティに興奮をもたらしました。 実用的な状況への彼らの外挿は、ほとんどすべての有機汚染物質だけでなく、いくつかの金属を劣化させる能力を前提としていました。 その後、より適切なコレクターと設計が開発されたが、反応の特定の側面の基礎を知る必要性は、反応速度、メカニズム、混合物の性能、および混合結果を それは有望と落胆の両方の結果の期間でした。 進行中と思われる第三段階では、アプリケーションの境界条件が決定されており、技術は、初期の開発と未解決の質問が技術のほぼ商業的および産業的応用と共存するという特殊性をもって、特定の初期アプリケーションに焦点を当てている。 その結果、環境市場は、クリーンエネルギー資源を非常に受け入れているが、このような”リスクテイク”イニシアチブを受け入れることに消極的である。