光氧催化廢氣處理技術原理

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     光（guāng）氧（yǎng）催化技術，主要利用光（guāng）敏催化劑在一定量的光（guāng）照射下（xià）激發產生的電子-空（kōng）穴對，與吸附在催化劑麵積的溶解氧和水分子等發（fā）生作用，進（jìn）而產生˙OH與˙O2-等強氧化（huà）性自由基，再通過與（yǔ）汙染物的羥基加和、取（qǔ）代、電子（zǐ）轉移等方（fāng）式礦化，最終實現VOCs的降解。說白了，光催化氧化反應所需的能量主要來源（yuán）光照能量。

TiO2具有較高的化學穩定性（xìng）和催化活性（xìng），且價廉無毒，所以（yǐ）是目前最常（cháng）用的光催化劑之一。其常用的晶型結構（gòu）有2種：銳鈦礦型和金紅石型。金紅石型相對更穩定，即使在高溫的情況下也難以發生分解和轉化。並且金紅石型TiO2的禁帶寬度為3.0eV，而銳鈦礦型TiO2的禁帶寬度是3.2eV，也就是說，引發銳鈦礦型（xíng）TiO2進行（háng）光催化反應所需的（de）光能量需大於3.2eV，金紅石型TiO2僅需大於3.0eV。對於銳鈦礦型TiO2，紫外光的激發波長需要小於（yú）387.5nm。

     顧名（míng）思義，光氧催（cuī）化技術，那肯定得有“光”和“催化劑”共同作用才行。

     對於（yú）光，有兩個參數：波長與（yǔ）光強。隻有吸收了一定波長範圍內的光，TiO2催化劑才可以克服其禁帶的能量，在其表麵會產生電（diàn）子-空穴（xué）。研究結果表（biǎo）明，短波長的紫外光，尤其是在185~254nm，更有利（lì）於（yú）生成更多的˙OH，從而加快光催化反應活性。而表（biǎo）示單位時間（jiān）內、通過單位橫（héng）截麵光能大小的光強，直接決定了紫外光所提供的總能量是否足以使周圍的TiO2全部參與到反應中來。所以，光（guāng）催化過程中要（yào）保證反應器內布光均勻且紫外光達到一定強度。

     對於催化劑，其活性組分主要是TiO2。其顆粒粒徑越小，尤其是納米級，比表麵與（yǔ）反應麵就越大，電子-空穴（xué）的簡（jiǎn）單複合率（lǜ）就小，光催（cuī）化活性也就高；若（ruò）在TiO2中摻雜金屬或非金屬粒子，還可拓展其可接受的光照射（shè）響應範圍；因為（wéi）銳鈦礦型具有強吸附氧氣能力，金紅石型（xíng）具有較高的光利用率，二者的混晶型物質在光（guāng）催（cuī）化性能方麵的表現要比單一晶型（xíng）物質要好。其（qí）它影響光催化活性的因素還包（bāo）括，孔隙率、平均孔徑、表麵電荷（hé）、焙燒溫度（dù）、純度等。

     水蒸氣也是（shì）在光催化反應不可忽視（shì）的（de）因素。因為水分子（zǐ）提供了可俘獲空穴的羥基，進而產生自由基˙OH，反應中（zhōng）適量的水（shuǐ）蒸氣有利於反應的進行，但如果（guǒ）水蒸氣過多，會在TiO2表（biǎo）麵產（chǎn）生競爭吸（xī）附，反（fǎn）而不利於光催化的進行。

     此外，廢氣的初始（shǐ）濃度和在反應器內部的停留（liú）時間，也直接（jiē）影（yǐng）響光（guāng）氧催化技術（shù）的去除效果。從目（mù）前（qián）的實驗室（shì）數據結果看，在各條件優化後的情況（kuàng）下，處理濃度10mg/m3的（de）甲醛（quán）尚需30min才能（néng）達到70%的去除效率。

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