光氧催化(huà)廢(fèi)氣處理技術原理
今天廢氣處(chù)理設備(bèi)廠家——源和環保,來給大家介紹光氧催化廢氣處理技術的原理(lǐ)。
光氧催化技術,主(zhǔ)要利用光敏催化劑在一定量的光照射下激發(fā)產(chǎn)生的電子-空(kōng)穴對,與吸附在催化劑麵積(jī)的溶解氧和水分(fèn)子等發生作用,進而產生˙OH與˙O2-等強氧化性自由基,再通過與(yǔ)汙染物的(de)羥基加和、取代、電子轉移等方式礦化(huà),最(zuì)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(lái)源(yuán)光照能量。
TiO2具有較高的化學穩定性和催化活性,且價廉無毒(dú),所以是目前最常用的光催(cuī)化劑之一。其常用的晶型結構有2種:銳鈦礦型和金紅石型(xíng)。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(shí)型(xíng)TiO2的禁帶寬度為(wéi)3.0eV,而銳鈦礦(kuàng)型TiO2的禁帶寬度是3.2eV,也就是說,引發銳鈦礦型(xíng)TiO2進行光催化反應所需的光(guāng)能量需大於(yú)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387.5nm。
顧名(míng)思(sī)義,光氧催化(huà)技術,那肯定得有“光”和“催化劑”共同作(zuò)用才行。
對於光,有兩個參數:波(bō)長與光強。隻有吸收了一定波長範圍內的光,TiO2催化劑才可以克服(fú)其禁帶的能量,在其表麵會產生電子-空穴。研究結果(guǒ)表明,短波長的(de)紫外光,尤其是在185~254nm,更有利於生成更多的˙OH,從而加快光催化反應活性。而表示單位時間內、通過單位橫截麵光能(néng)大小的光強,直接決定了紫外光所提供的總能(néng)量是否足以(yǐ)使(shǐ)周圍的TiO2全部參(cān)與到反應中來。所以,光催化過程中要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(qí)是納米級(jí),比表麵與(yǔ)反應(yīng)麵就越大,電子-空穴的簡單(dān)複合率就小,光催化(huà)活(huó)性也就高;若在TiO2中摻雜金(jīn)屬或(huò)非金屬粒子,還可拓展其可接受的光照射響應範圍;因為(wéi)銳鈦礦型具有強吸附氧氣能(néng)力(lì),金紅石型具有較高的光(guāng)利用(yòng)率,二(èr)者的混晶型(xíng)物質在光催化性(xìng)能方麵的表現要(yào)比單一晶型物質要好。其它影響光(guāng)催化活性的因素還包括,孔隙率、平均孔徑、表麵電荷、焙燒溫度、純度等。
水蒸氣也是在光催化反(fǎn)應不可忽視的因(yīn)素。因為水分子提供了可俘獲空穴的羥基,進(jìn)而產生自由基˙OH,反應中適量的水蒸氣(qì)有利(lì)於反應的(de)進行,但如果水蒸氣過多,會在TiO2表麵產生競爭吸附,反而(ér)不利於(yú)光(guāng)催化的進(jìn)行。
此外,廢(fèi)氣的初始濃度和在反應器內部的停留時間,也直接影響光(guāng)氧催化技術的去除效果(guǒ)。從目前的實驗室數據(jù)結果看(kàn),在各條件優化後的情況下,處(chù)理濃度10mg/m3的(de)甲醛(quán)尚需30min才能達到70%的去除(chú)效率。
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