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更新時間：2024-12-24 08:21:15瀏覽次數(shù)：210次
聯(lián)系我時，請告知來自 制藥網(wǎng)光催化氧化技術(shù)是近幾十年來發(fā)展起來的一項深度氧化(AOP)污染治理新技術(shù),光催化氧化設(shè)備光催化氧化設(shè)備因其具有降解、無二次污染等優(yōu)點而倍受人們的矚目
光催化氧化技術(shù)是近幾十年來發(fā)展起來的一項深度氧化 (AOP)污染治理新技術(shù) ,光催化氧化設(shè)備光催化氧化設(shè)備因其具有降解、無二次污染等優(yōu)點而倍受人們的矚目。
光化學(xué)及光催化氧技術(shù)介紹
光化學(xué)及光催化氧化法是目前研究較多的一項高級氧化技術(shù)。所謂光催化反應(yīng)，就是在光的作用下進行的化學(xué)反應(yīng)。
光化學(xué)反應(yīng)需要分子吸收特定波長的電磁輻射，受激產(chǎn)生分子激發(fā)態(tài)，然后會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì)，或者變成引發(fā)熱反應(yīng)的中間化學(xué)產(chǎn)物。
光化學(xué)反應(yīng)的活化能來源于光子的能量，在太陽能的利用中光電轉(zhuǎn)化以及光化學(xué)轉(zhuǎn)化一直是十分活躍的研究領(lǐng)域。
光催化氧化技術(shù)利用光激發(fā)氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結(jié)合。所用光主要為紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工藝，可以用于處理污水中CCl4、多氯聯(lián)苯等難降解物質(zhì)。
另外，在有紫外光的Fenton體系中，紫外光與鐵離子之間存在著協(xié)同效應(yīng)，使H2O2分解產(chǎn)生羥基自由基的速率大大加快，促進有機物的氧化去除。
光催化氧化技術(shù)原理
當(dāng)能量高于半導(dǎo)體禁帶寬度的光子照射半導(dǎo)體時，半導(dǎo)體的價帶電子發(fā)生帶間躍遷，從價帶躍遷到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生帶正電荷的光致空穴和帶負(fù)電荷的光生電子。光致空穴的強氧化能力和光生電子的還原能力導(dǎo)致半導(dǎo)體光催化劑引發(fā)一系列光催化反應(yīng)的發(fā)生。
半導(dǎo)體光催化氧化的羥基自由基反應(yīng)機理，得到大多數(shù)學(xué)者的認(rèn)同。即當(dāng)TiO2等半導(dǎo)體粒子與水接觸時，半導(dǎo)體表面產(chǎn)生高密度的羥基。由于羥基的氧化電位在半導(dǎo)體的價帶位置以上，而且又是表面高密度的物種，因此光照射半導(dǎo)體表面產(chǎn)生的空穴首先被表面羥基捕獲，產(chǎn)生強氧化性的羥基自由基：
TiO2—hv—e-+TiO2(h+)
TiO2(h+)+H2O——TiO2+H++·OH
TiO2(h+)+OH-——TiO2+·OH
當(dāng)有氧分子存在時，吸附在催化劑表面的氧捕獲光生電子，也可以產(chǎn)生羥基自由基：
O2+nTiO2(e-)——nTiO2+·O2-
O2+TiO2(e-)+2H2O——TiO2+H2O2+2OH-
H2O2+TiO2(e-)一TiO2+OH-+·OH
光生電子具有很強的還原能力，可以還原金屬離子：
Mn++nTiO2(e-)——M0+nTiO2 [1]
光催化氧化設(shè)備污染物處理應(yīng)用
1、含油廢水
2、印染廢水
3、無機污染物質(zhì)
4、造紙廢水
5、難降解農(nóng)藥
氣相污染物
1、室內(nèi)空氣中的VOCs
2、汽車尾氣
光催化原理
是基于光催化劑在紫外線照射下具有的氧化還原能力而凈化污染物。
光催化技術(shù)作為一種高效、安全的環(huán)境友好型環(huán)境凈化技術(shù)，對室內(nèi)空氣質(zhì)量的改善已得到國際學(xué)術(shù)界的認(rèn)可。
光催化應(yīng)用原因
限制光催化應(yīng)用的原因：
1.光腐蝕
2.光催化劑本身的吸光率和評價中使用光源的波長與強度
3.光催化反應(yīng)中電子空穴再結(jié)合的防止
4.氧化反應(yīng)開始后的后續(xù)反應(yīng)難以控制
5.比表面積不足
通俗的說，光催化劑分解有機物沒有選擇性，所以，負(fù)載催化劑的材料本身也會遭到分解，一旦催化粒子脫落，材料就失效了；第二，催化劑粒子的團聚現(xiàn)象比較嚴(yán)重，導(dǎo)致比表面積太小，催化效果太弱，而由此又導(dǎo)致氧化反應(yīng)不，反而容易產(chǎn)生其他有害物質(zhì)。第三，光催化反應(yīng)對光源的選擇性很強，只能在紫外光作用下反應(yīng)，這也在一定程度上限制了催化效率。
光催化氧化設(shè)備優(yōu)點：
操作簡單、能耗低、無二次污染、效率高。
1.直接用空氣中的氧氣做氧化劑，反應(yīng)條件溫和（常溫 常壓）
2.可以將有機污染物分解為二氧化碳和水等無機小分子，凈化效果。
3.半導(dǎo)體光催化劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，氧化還原性強，成本低，不存在吸附飽和現(xiàn)象，使用壽命長。
光催化凈化技術(shù)具有室溫深度氧，二次污染小，運行成本低和可望利用太陽光為反應(yīng)光源等優(yōu)點，所以光催化特別合適室內(nèi)揮發(fā)有機物的凈化，在深度凈化方面顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。
常見的光催化劑多為金屬氧化物和硫化物，如Tio2, ZnO,CdS,WO3等，其中Tio2的綜合性能，應(yīng)用。
光解化氧化技術(shù)具有如下優(yōu)點：
（1）凈化的性：光觸媒是分解污染物而不是吸附污染物，發(fā)生的是質(zhì)變而不是量變：對污染物具有不可逆的分解；
（2）凈化的廣泛性：幾乎所有的細(xì)菌、病毒和有機污染物起到強效分解作用，特別是對人們不易感知的細(xì)菌和病毒進行分解；
（3）凈化的安全性：最終產(chǎn)物是二氧化碳和水，對人體無害，不會產(chǎn)生類似消毒劑對環(huán)境產(chǎn)生的二次污染。
（4）非均相光催化氧化對惡臭去除：設(shè)備投資低、處理量大、運行成本低、凈化效率高，并且不存在二次污染。因此，在未來的有機廢氣處理中，光解催化氧化技術(shù)將發(fā)揮重要作用。
單獨的紫外光解技術(shù)的弊端
是受催化劑、濕度、灰塵顆粒物的影響，紫外燈大部份能量用于產(chǎn)生臭氧，短時間光解VOCs做不到，反而產(chǎn)生更復(fù)雜的中間副產(chǎn)物，造成二次污染，此外，如果采用市面上的材料，不是銳鈦礦型光觸媒，沒有催化光解功效。
光催化氧化設(shè)備主要由光解凈化技術(shù)和催化氧化技術(shù)組合而成。
光催化氧化技術(shù)憑借反應(yīng)快速高效，對有毒有害污染物分解且環(huán)境友好性等諸多優(yōu)點。
（1）鏈烴。對于氣相鏈烴：從乙烷到辛烷，從直鏈烷烴到支鏈烷烴，室溫下均可在TiO2，表面發(fā)生光催化氧化，存在中間產(chǎn)物酮和醛，最終產(chǎn)物為CO2。
（2）含氯有機物。對于含氯有機物的降解機理，存在不同觀點。
（3）含氧有機物。含氧有機物包括醇、醛、酮類等。對氣相丙酮的TiO，光催化時發(fā)現(xiàn)，在常溫常壓下丙酮光催化降解可獲得80％的轉(zhuǎn)化率；丙酮轉(zhuǎn)化為CO2，無中間產(chǎn)物。
（4）芳香族有機物。催化降解芳香族有機物的機理為用特定波長紫外光激發(fā)半導(dǎo)體光催化劑生成·OH和H+使苯環(huán)羥基化，生成羥基環(huán)己二烯自由基，進而開環(huán)生成已二烯二醛，再按脂肪族氧化途徑降解，生成CO2和H20。
（5）含硫有機物。其降解機理非常復(fù)雜，部分學(xué)者認(rèn)為產(chǎn)物形成的主要路線包括C—S鍵斷裂、硫氧化和碳氧化。
（6）含氮有機物。其降解機理也非常復(fù)雜，一般表現(xiàn)為降解效率較低，催化劑易失活。
（7）惡臭氣體的去除。對惡臭氣體的去除。常見的惡臭氣體成分有氨(NH，)、硫化氫(82S)、吲哚(C。rI,一NHCH，)、三甲胺((CH3)N)、甲硫醇(CH，SH)、二甲二硫(CH，SSCH3)、甲硫醚(CH3SCH，)、乙醛、低級醇、脂肪酸等。
因此，我們可以分析出，在企業(yè)工廠實際生產(chǎn)中，催化氧化法處理設(shè)備對VOCs的降解率比較低，經(jīng)光解排出的氣體中VOCs會超出國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，而且還會產(chǎn)生大量的臭氧，從而造成環(huán)境的二次污染。
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