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淨化生活汙水再加一把勁

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張志玲｜《科學發展》特約文字編輯（文字整理）

生活中排放的廢水，如浸泡牛仔褲產生的藍色廢水，洗菜、洗碗、洗澡後的水，統稱為生活汙水。這些水流到水溝中會使水中有機物發酵、發臭，散發出來的臭味不但影響健康也汙染環境。

天主教聖母醫護管理專科學校化妝品應用與管理科副教授兼教務主任陳華偉經實驗證實，把由二氧化鈦（TiO₂）、二氧化矽（SiO₂）、磁鐵礦製備而成的混合觸媒—磁基光觸媒—放入水中，再以LED紫外光照射，可降解水中有機汙染物，達到除汙、除臭的目的。光觸媒是指利用光能與電子電洞作用加速光化學反應的催化劑，一般常使用的光觸媒如二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫與硫化鎘，使用最廣泛的是二氧化鈦。

磁力回收光觸媒

二氧化鈦是一種粉狀物質，投入水中後也成為汙染物之一，因此必須想辦法回收。較簡單的做法是用磁力把它吸回來，而在眾多磁性顆粒組成的物質中，四氧化三鐵（Fe₃O₄）具有製備簡單、原料便宜、取得容易等優點，因此可放在光觸媒核心來執行吸附任務。

此外，為了達到有效抑制燒結、消除孔洞、利於顆粒分散和提高磁性材料的耐候與耐磨性，在四氧化三鐵表面塗布二氧化鈦前，必須先包覆一層二氧化矽，以改良磁性顆粒的表面性質。這時的二氧化矽會以較穩定的Fe-O-Si共價鍵結方式包覆在四氧化三鐵表面上，這種做法對於後來塗布的二氧化鈦光觸媒的穩定性助益很大。

完成上述步驟後形成的物質，就是一種以TiO₂∕SiO₂∕Fe₃O₄為核—殼結構的混合觸媒，除保留二氧化鈦的特性與優點外，又具有四氧化三鐵的強磁性，足以肩負回收光觸媒的任務。

以可見光激發光觸媒

另就激發光觸媒採用的光源來說，傳統用來啟動光觸媒的光源以波長380奈米以下的紫外光為主。至於如何擴大光源利用，使得波長400～700奈米的可見光（太陽光）也能啟動光觸媒，是科學界長久以來努力的目標。

經實驗證實，以TiO₂∕SiO₂∕Fe₃O₄製備而成的混合光觸媒能被可見光激發，唯一的差別是所需要的光照時間比紫外光長。又因為金屬離子鉑具有改變光催化反應機制的選擇性，能使有機物的礦化反應—把有機物分解為二氧化鈦與水的反應—變成主要反應，陳副教授在混合觸媒的二氧化鈦中添加鉑以後發現，水中汙染物的去除率可從15％提升至95％，淨化效果相當好。

淨化汙水是環保工作的重要項目之一，既然科學實驗已證實磁基光觸媒有淨化生活汙水的能力，未來應如何努力，讓實驗成果走出實驗室，成為淨化生活汙水的有利工具，仍待大家齊心協力，再加一把勁！

資料來源

《科學發展》2013年8月，488期，76 ~ 77頁

二氧化鈦(13) 觸媒(21) 紫外光(5) 科發月刊(5210)

淨化生活汙水再加一把勁

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