光催化氧化技術(shù)
光催化氧化技術(shù)，主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-空穴對(duì)，與吸附在催化劑面積的溶解氧和水分子等發(fā)生作用，進(jìn)而產(chǎn)生˙OH與˙O2-等強(qiáng)氧化性自由基，再通過(guò)與污染物的羥基加和、取代、電子轉(zhuǎn)移等方式礦化，最終實(shí)現(xiàn)VOCs的降解。說(shuō)白了，光催化氧化反應(yīng)所需的能量主要來(lái)源光照能量。
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TiO2具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和催化活性，且價(jià)廉無(wú)毒，所以是目前最常用的光催化劑之一。其常用的晶型結(jié)構(gòu)有2種：銳鈦礦型和金紅石型。金紅石型相對(duì)更穩(wěn)定，即使在高溫的情況下也難以發(fā)生分解和轉(zhuǎn)化。并且金紅石型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(shuō)，引發(fā)銳鈦礦型TiO2進(jìn)行光催化反應(yīng)所需的光能量需大于3.2eV，金紅石型TiO2僅需大于3.0eV。對(duì)于銳鈦礦型TiO2，紫外光的激發(fā)波長(zhǎng)需要小于387.5nm。
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顧名思義，光催化氧化技術(shù)，那肯定得有“光”和“催化劑”共同作用才行。
對(duì)于光，有兩個(gè)參數(shù)：波長(zhǎng)與光強(qiáng)。只有吸收了一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，TiO2催化劑才可以克服其禁帶的能量，在其表面會(huì)產(chǎn)生電子-空穴。研究結(jié)果表明，短波長(zhǎng)的紫外光，尤其是在185~254nm，更有利于生成更多的˙OH，從而加快光催化反應(yīng)活性。而表示單位時(shí)間內(nèi)、通過(guò)單位橫截面光能大小的光強(qiáng)，直接決定了紫外光所提供的總能量是否足以使周?chē)腡iO2全部參與到反應(yīng)中來(lái)。所以，光催化過(guò)程中要保證反應(yīng)器內(nèi)布光均勻且紫外光達(dá)到一定強(qiáng)度。
對(duì)于催化劑，其活性組分主要是TiO2。其顆粒粒徑越小，尤其是納米級(jí)，比表面與反應(yīng)面就越大，電子-空穴的簡(jiǎn)單復(fù)合率就小，光催化活性也就高；若在TiO2中摻雜金屬或非金屬粒子，還可拓展其可接受的光照射響應(yīng)范圍；因?yàn)殇J鈦礦型具有強(qiáng)吸附氧氣能力，金紅石型具有較高的光利用率，二者的混晶型物質(zhì)在光催化性能方面的表現(xiàn)要比單一晶型物質(zhì)要好。其它影響光催化活性的因素還包括，孔隙率、平均孔徑、表面電荷、焙燒溫度、純度等。
水蒸氣也是在光催化反應(yīng)不可忽視的因素。因?yàn)樗肿犹峁┝丝煞@空穴的羥基，進(jìn)而產(chǎn)生自由基˙OH，反應(yīng)中適量的水蒸氣有利于反應(yīng)的進(jìn)行，但如果水蒸氣過(guò)多，會(huì)在TiO2表面產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，反而不利于光催化的進(jìn)行。

此外，廢氣的初始濃度和在反應(yīng)器內(nèi)部的停留時(shí)間，也直接影響光催化氧化技術(shù)的去除效果。從目前的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)結(jié)果看，在各條件優(yōu)化后的情況下，處理濃度10mg/m3的甲醛尚需30min才能達(dá)到70%的去除效率。小編就在想，國(guó)內(nèi)的VOCs治理公司應(yīng)該采用的是“宇宙級(jí)黑科技”光催技術(shù)，用不到3s的反應(yīng)時(shí)間處理著不知比10mg/m3高多少倍的VOCs廢氣！奏是這么自信，才會(huì)辣么任性！