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光氧催化技术剖析

作者: 来源: 日期:2019-1-22 16:29:37 人气:13


光氧催化技术,主要利用光敏催化剂在一定量的光照射下激发产生的电子-空穴对,与吸附在催化剂面积的溶解氧和水分子等发生作用,进而产生˙OH与˙O2-等强氧化性自由基,再通过与污染物的羟基加和、取代、电子转移等方式矿化,最终实现VOCs的降解。说白了,光催化氧化反应所需的能量主要来源光照能量。


     TiO2具有较高的化学稳定性和催化活性,且价廉无毒,所以是目前最常用的光催化剂之一。其常用的晶型结构有2种:锐钛矿型和金红石型。金红石型相对更稳定,即使在高温的情况下也难以发生分解和转化。并且金红石型TiO2的禁带宽度为3.0eV,而锐钛矿型TiO2的禁带宽度是3.2eV,也就是说,引发锐钛矿型TiO2进行光催化反应所需的光能量需大于3.2eV,金红石型TiO2仅需大于3.0eV。对于锐钛矿型TiO2,紫外光的激发波长需要小于387.5nm。



  顾名思义,光氧催化技术,那肯定得有“光”和“催化剂”共同作用才行。


  对于光,有两个参数:波长与光强。只有吸收了一定波长范围内的光,TiO2催化剂才可以克服其禁带的能量,在其表面会产生电子-空穴。研究结果表明,短波长的紫外光,尤其是在185~254nm,更有利于生成更多的˙OH,从而加快光催化反应活性。而表示单位时间内、通过单位横截面光能大小的光强,直接决定了紫外光所提供的总能量是否足以使周围的TiO2全部参与到反应中来。所以,光催化过程中要保证反应器内布光均匀且紫外光达到一定强度。


  对于催化剂,其活性组分主要是TiO2。其颗粒粒径越小,尤其是纳米级,比表面与反应面就越大,电子-空穴的简单复合率就小,光催化活性也就高;若在TiO2中掺杂金属或非金属粒子,还可拓展其可接受的光照射响应范围;因为锐钛矿型具有强吸附氧气能力,金红石型具有较高的光利用率,二者的混晶型物质在光催化性能方面的表现要比单一晶型物质要好。其它影响光催化活性的因素还包括,孔隙率、平均孔径、表面电荷、焙烧温度、纯度等。


  水蒸气也是在光催化反应不可忽视的因素。因为水分子提供了可俘获空穴的羟基,进而产生自由基˙OH,反应中适量的水蒸气有利于反应的进行,但如果水蒸气过多,会在TiO2表面产生竞争吸附,反而不利于光催化的进行。


  此外,废气的初始浓度和在反应器内部的停留时间,也直接影响光氧催化技术的去除效果。从目前的实验室数据结果看,在各条件优化后的情况下,处理浓度10mg/m3的甲醛尚需30min才能达到70%的去除效率。


  以上就是光氧催化废气处理设备厂家给大家整理的光氧催化废气处理技术的原理。


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