Современные разработки в области технологии фотокаталитической очистки воды: обзор

В последние годы полупроводниковый фотокаталитический процесс продемонстрировал значительный потенциал как недорогая, экологически безопасная и устойчивая технология очистки, соответствующая концепции «нулевых отходов» в водоподготовке и очистке сточных вод. Способность этой передовой окислительной технологии удалять стойкие органические соединения и микроорганизмы из воды была широко подтверждена. В настоящее время основным техническим барьером, препятствующим её коммерциализации, остаётся последующее извлечение частиц катализатора после очистки воды. В статье рассмотрены современные достижения в разработке специально созданных фотокатализаторов, фотохимических реакторных систем, а также в оптимизации и моделировании процессов фотоокисления для очистки воды. Обсуждается ряд перспективных и коммерчески применимых конструкций фотокаталитических реакторов, в частности фотокаталитические мембранные реакторы. Оценено влияние ключевых эксплуатационных параметров фотореакторов и качества воды на эффективность фотохимических процессов с точки зрения минерализации и обеззараживания. Впервые описан способ применения многопараметрической оптимизации для определения оптимальных условий работы, позволяющих повысить эффективность процесса и фотоокисления. Подробно рассмотрены кинетика фотоминерализации и фотообеззараживания, а также соответствующие модели в рамках фотокаталитической очистки воды. Представлен краткий обзор оценки жизненного цикла при внедрении фотокаталитической технологии в качестве альтернативного процесса переработки отходов. Статья содержит научно-технический обзор и полезную информацию для учёных и инженеров, работающих в этой области.