酚类污染物光催化降解的生命周期评估：固定化与悬浮TiO2催化剂的环境经济效能比较

针对酚类污染物治理中催化剂分离难、能耗高的瓶颈问题，伊朗Tarbiat Modares大学团队通过生命周期评估(LCA)对比固定化与悬浮TiO2光催化体系。研究发现利用Claus工艺废料制备的Ag-TiO2陶板方案最优，其全球变暖潜能值(672 kg CO2 eq)较悬浮法降低44%，成本仅422美元/千克酚，为工业应用提供可持续解决方案。

　　

水环境污染治理正面临酚类化合物的严峻挑战。这类源自石化、制药等工业的持久性污染物，不仅具有强生物毒性，其传统处理方法又存在能耗高、二次污染等问题。在众多解决方案中，基于二氧化钛(TiO₂)的光催化技术因其高效矿化能力备受关注，但催化剂回收困难、紫外光依赖等缺陷长期制约其工业化应用。为此，伊朗Tarbiat Modares大学（国内译名：莫达雷斯大学）自然资源与海洋科学学院环境科学系的Saeed Aghel团队在《Journal of Water Process Engineering》发表研究，首次通过全生命周期视角系统比较固定化与悬浮光催化体系的环境经济表现。

研究采用溶剂热法制备Ag/Fe₃O₄改性TiO₂催化剂，结合X射线衍射(XRD)表征材料特性。通过Langmuir-Hinshelwood动力学模型计算酚降解效率，并运用SimaPro软件进行生命周期评估(LCA)，量化全球变暖潜能(GWP)、累积能源需求(CED)等16项环境指标。经济分析则采用生命周期成本法(LCC)核算各方案总投入。

结果与讨论部分揭示：固定化体系显著优于悬浮法，其中Ag-TiO₂陶板表现最佳，其GWP(672 kg CO₂ eq)仅为Fe₃O₄/SiO₂/TiO₂悬浮体系的31%。能效分析显示该方案CED低至3.17 kWh/kg酚，归因于废弃TiO₂的循环利用和可见光响应特性。敏感性分析证实，改用可再生能源可再降44%气候影响，而溶剂回收能使Fe₃O₄体系环境负荷降低27%。

结论部分强调：该研究首次证实固定化光催化技术的规模化应用潜力，特别是Ag-TiO₂陶板方案兼具环境友好(减少72%纳米颗粒排放)与经济可行(成本降低58%)双重优势。通过整合工业废料利用、可再生能源耦合等策略，为突破光催化技术产业化的关键瓶颈提供了量化决策依据。这项成果不仅推动高级氧化工艺(AOPs)的可持续发展，也为《巴黎协定》框架下的工业减排目标提供了新技术路径。