深入分析光氧催化廢氣處理技術(shù)的相關(guān)工作原理

返回列表 來(lái)源：發(fā)布日期： 2019.12.18

　　光氧催化廢氣處理技術(shù)主要是利用光敏催化劑在一定量的光照下激發(fā)的電子空穴對(duì)與吸附在催化劑區(qū)域上的溶解氧和水分子反應(yīng)，生成強(qiáng)氧化自由基如OH和O2-，然后通過(guò)礦化的方式進(jìn)行礦化。添加、取代和電子轉(zhuǎn)移污染物的羥基，實(shí)現(xiàn)VOCs的降解。換言之，光催化氧化所需的主要能量是光能。TiO2具有化學(xué)穩(wěn)定性高、催化活性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是最常用的光催化劑之一。晶體結(jié)構(gòu)有兩種：銳鈦礦型和金紅石型。金紅石型比較穩(wěn)定，即使在高溫下，也很難分解和轉(zhuǎn)化。金紅石型TiO2的禁帶寬度為3.0ev，而銳鈦礦型TiO2的禁帶寬度為3.2eV，即引發(fā)銳鈦礦型TiO2光催化反應(yīng)所需的光能大于3.2eV，金紅石型TiO2的禁帶寬度僅大于3.0ev。對(duì)于銳鈦礦型TiO2，紫外光的激發(fā)波長(zhǎng)應(yīng)小于387.5nm。

　　對(duì)于光，有兩個(gè)參數(shù)：波長(zhǎng)和強(qiáng)度。TiO2催化劑只有在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收光，才能克服帶隙能，在其表面產(chǎn)生電子空穴。結(jié)果表明，短波紫外光，特別是185～254nm的紫外光更有利于生成更多的＜Oh，從而加速了光催化活性的提高。光強(qiáng)度代表單位時(shí)間和單位截面的光能，它直接決定了紫外光提供的總能量是否足以使周圍的所有TiO2參與反應(yīng)。因此，在光催化過(guò)程中，必須保證反應(yīng)器內(nèi)光分布均勻，紫外光強(qiáng)度一定。

　　催化劑的活性組分主要為TiO2。粒徑越小，特別是在納米級(jí)，比表面和反應(yīng)表面越大，單電子空穴復(fù)合速率越小，光催化活性越高；如果在TiO2中摻雜金屬或非金屬顆粒，由于銳鈦礦型具有較強(qiáng)的氧吸附能力，金紅石型具有較高的光利用率，且兩種類型的混合晶體的光催化性能均優(yōu)于單晶材料。影響光催化活性的其他因素包括孔隙率、平均孔徑、表面電荷、煅燒溫度和純度。

　　水蒸氣也是光催化反應(yīng)的重要因素。由于水分子提供的羥基能捕獲空穴，進(jìn)而產(chǎn)生自由基·Oh，反應(yīng)中適量的水蒸氣有利于反應(yīng)，但如果水蒸氣過(guò)多，就會(huì)在TiO2表面產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，不利于光催化。此外，廢氣的初始濃度和在反應(yīng)器中的停留時(shí)間也直接影響光催化技術(shù)的去除效果。根據(jù)目前實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的結(jié)果，在優(yōu)化的條件下，濃度為10mg/m3的甲醛去除率需30min才能達(dá)到70%。

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