有机废气(VOCs)处理TiO2光催化法
TiO2 光催化法是近年来日益受到重视的污染治理新技术。TiO2 具有化学稳定性好、无毒、价廉、易得、具有较正的价带电位和较负的导带电位等特点 ,是理想的光催化剂 ,也是目前使用最多的一类光催化剂。
近年来 ,光催化技术处理气态污染物也愈来愈受到世界各国的重视 ,研究表明 ,该技术在常温、常压条件下能将废气中的有机物分解为 CO2、 H2O 和其它无机物 ,有较大潜在应用价值。各国学者围绕多相光催化机理及提高 TiO2 的光催化效率等方面作了大量的探索工作。
Hager在 TiO2 光催化剂上进行了一系列挥发性含氯有机物气相光催化氧化反应 ,实验发现四氯乙烯能得到有效降解 ,二氯甲苯和二氯苯在紫外光照射的 TiO2 催化剂上只能得到一定程度降解。
Yamazaki在多孔 TiO2 微粒上对光催化降解气相四氯乙烯提出 OH·与 Cl·引发同时存在的两种反应机理。
Rafael对甲苯光催化降解过程中 TiO2 光催化剂失活研究时发现 ,在失活的光催化剂表面上存在苯甲醛、苯甲酸及微量苯乙醇 ,其中苯甲醛为部分氧化产物 ,进一步氧化将生成苯甲酸 ,苯甲酸被强吸附在催化剂表面上 ,苯甲酸在催化剂表面上的积累将导致
催化剂失活 ,反应混和物中水蒸气的存在会抑制苯甲酸形成。
Martra则认为在移走水蒸气后 ,催化剂对甲苯化降解失活 ,是因为甲苯部分氧化为苯甲醛的反应几乎完全受到抑制。
Shang等在间歇式反应器中对 TiO2 气相光催化氧化降解庚烷的中间产物、降解率、反应动力学及反应机理等方面进行了研究。
由于TiO2 光响应范围窄 ,光生电子和空穴容易复合 ,光量子效率较低。研究工作者通过 TiO2 光催化剂的改性和 TiO2 光催化剂的负载修饰的方法 ,扩大其光响应范围 ,减少空穴-电子复合率 ,以提高TiO2 光催化效率。
Khan等对纳米 TiO2 掺 C使其催化活性得到提高 ,同时在体系中加入 Fe3+、Cu2+等氧化剂。研究发现 ,Fe3+对染料污水处理效果较好 ,加入 Cu2+反应速度提高80 %。
何静通过实验研究发现 ,复合薄膜比单一薄膜活性高 ,而La 掺杂的复合薄膜的光降解率比掺杂前提高了约23 %。
田地等通过对 TiO2 炭黑改性研究了甲苯的吸附和光催化性能 ,发现炭黑改性过的 TiO2 对甲苯吸附性能与普通 TiO2 相似 ,但其光催化降解性能却有较大提高。
TiO2 光催化处理工业废气具有反应效率高、不受溶剂分子影响、易回收、反应速率快等优点,但这项技术还存在几个关键的技术难题。近年来 ,已有不少学者提出解决以上问题的方案 ,如针对 TiO2 进行掺杂、贵金属表面沉积、半导体复合、表面光敏化或超强酸化及微波制备等 ,以提高 TiO2 的光催化量子效率或可见光的利用率;采用溶胶 — 凝胶法、金属有机化学气相沉积法、阴极电沉积法等多种方法 ,并通过改变干燥、 焙烧等条件以制备既牢固又具有优良光催化活性的 TiO2 膜:把微波场、热催化、等离子体等技术与光催化耦合 ,应用于有机污染物的气相光催化降解 ,以提高光催化过程的效率等。
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