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2015/11/15
 光催化氧化废气净化技术

   
  从理论研究到实际应用,光催化氧化技术在废水处理和废气净化都是一项成熟的工艺,工艺有效性的关键在于紫外线的强度和催化剂的催化能力以及催化时间。从光触媒空气净化器到光催化废气净化设备,能够发现许多非常不科学的设计,例如废气在处理设备中的停留时间;催化剂的面积;催化剂的纯度和TiO2的纳米直径;催化剂的固化结构;紫外线灯的设置(数量、距离),都直接决定和影响光催化氧化的能力。



TiO2通用技术说明
  光催化氧化处理污染物是一种新兴的技术,其中纳米TiO2 光催化应用技术工艺简单、成本低廉,利用自然光即可催化分解细菌和污染物,具有高催化活性、良好的化学稳定性和热稳定性、无二次污染、无刺激性、安全无毒等特点,且能长期有益于生态自然环境,是具有开发前景的绿色环保催化技术之一.此外,由于颗粒的细微化,纳米材料还具有块状材料所不具备的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应

1、 TiO2 的光催化机理
 半导体的能带结构通常是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能价带构成,它们之间的区域称为禁带.禁带是一个不连续区域.当能量大于或等于半导体带隙能的光波辐射此半导体催化剂时,处于价带的电子(e)就会被激发到导带上,价带生成空穴(h+),从而在半导体表面产生具有高度活性的空穴/电子对.TiO2 的带隙能为 3.2ev,相当于波长为 387.5nm光子的能量,TiO2 受到波长小于 387.5nm的紫外光照射时,处于价带的电子就会被激发到导带上去,从而分别在价带和导带上产生高活性的光生空穴和光生电子.在电场的作用下,电子与空穴发生分离,迁移到粒子表面的不同位置.热力学理论表明,分布在TiO2表面的空穴可以将吸附在其表面的OH-H2O分子氧化成•OH.而电子(e-)具有很强的还原性,可使得TiO2固体表面的电子受体如O2 被还原.O2 既可以抑制光催化剂上电子和空穴的复合,提高反应效率,同时也是氧化剂,可以氧化已经羟化的反应产物,是表面羟基自由基的另一个来源.缔合在Ti4+表面的•OH的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的,能够氧化大部分的有机污染物及部分无机污染物,将其最终降解为CO2H2O等无害物质,并且对反应物几乎无选择性,因而在光催化氧化中起着决定性的作用.从理论上说,只要半导体吸收的光能大于等于其带隙能,就能被激发产生光生电子和光生空穴,该半导体就可以作为光催化剂,但从实际来看,一个具有实际应用价值的半导体光催化剂必须具有化学稳定性、光照稳定性、高效性和选择性及较宽的光谱响应,同时还要考虑到材料成本和光匹配性等因素。

2、TiO2 光催化氧化处理有机污染物
  TiO2 具有无毒、催化活性高、光化学性质稳定以及抗氧化能力强等优点,是光催化氧化法中常用的催化剂,其催化活性与催化剂的粒径、表面状态及晶型等因素有关同时TiO2 还可通过贵金属及金属氧化物、金属离子掺杂、复合半导体、外加电场等方式来提高光催化降解的效率.Jenks实验组研究了在TiO2悬浮液中 4-氯苯酚的光解过程,发现 4-氯苯酚在光催化作用下降解很彻底,最后可开环矿化为H2OCO2Cl-等无机小分子化合物
  光催化氧化技术污染物分子有引风机引入光催化区,大体要经历电子轰击、强氧化剂-OH的氧化、185nm以下紫外线光解、臭氧氧化、电子轰击、强氧化剂-OH的氧化、臭氧氧化、正氧离子氧化等过程;从结构空间上讲,污染物依次经过光触媒催化区、无极灯光解区、光触媒催化区、氧化区,设计停留时间1.5s,双层催化剂结构不但保证了催化比表面积;同时发挥了均布导流的高能,在有限的空间最大限度保证空间上和紫外线无极灯的充分接触,增加和提高活性粒子和污染物的接触机会和时间。 

应用领域: 

      设备适合低浓度废气净化、室内空气净化,工艺组合水喷淋+光催化,例如:医院、实验室空气净化,市政污水处理厂除臭、污水泵站除臭、工业车间除臭、烘干工艺废气、垃圾中转站废气。

 
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