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光氧催化废气处理技术原理

发布时间:2020-05-07 人气:0

今天废气处理设备厂家——源和环保,来给大家介绍光氧催化废气处理技术的原理。

     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。


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