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新闻中心光催化技术对VOCs的降解及应用
编辑：启绿环保 浏览： 时间：2019-03-28
光催化剂是指在一定能量光子激发下价带电子发生跃迁，产生光生电子和空穴，光生空穴与空气中的水分子反应生成羟基自由基，而光生电子与空气中的氧反应生成氧负离子。羟基自由基和氧负离子均具有较高的氧化还原电位，特别是羟基自由基的氧化还原电位可达2.8eV，可将一般有机物分解为二氧化碳和水，将含氯的有机物分解成二氧化碳、水和氯化氢。由于纳米TiO2光催化剂具有生物降解无可比拟的速度快、无选择性、降解完全，并且具有良好的化学稳定性、价格低和无毒等特点，已经应用在有机废水和工业VOCs废气处理领域。
自从Dibble和Raupp最先研究二氧化钛光催化材料降解三氯乙烯开始，许多科研工作者在降解VOCs气体方面进行了大量的研究，并且已经证实：光催化技术能够处理一系列的有机污染物，包括烷烃、有机醇、芳香烃、含氯碳氢化合物等。
系列VOCs在相同测试条件下（即催化剂本身的性质相同，包括相同的二氧化钛粒径尺寸、晶相、比表面积等；测试装置及测试条件相同，包括均使用254nm紫外灯，相同气体流速、相对湿度、氧含量、30min后的稳态测试条件等）。情况见表1：
从表1VOCs浓度和转化率数据可知：在相同测试条件下，在VOCs浓度400-600ppm区间内，大多数VOCs气体具有较高转化率。然而，光催化降解异丙基苯、三氯乙烷、吡啶和四氯化碳的效率是不明显的。
随着系列VOCs气体测试时间延长，光催化剂的降解效率均没有发现明显的下降，说明光催化材料在使用过程中没有失活。但特别强调的是，随着测试时间的延长，甲苯的转化率降低为20.9%，原因在于光催化剂失活，失活原因在于光催化剂表面生成中间产物苯甲醛、苯甲酸和甲苯基苯甲酸等。
同时也发现，当O2浓度不足时，甲醇的转化率在90min照射后降低到10%；而当O2存在时，甲醇的转化率一直保持在98%，所以甲醇的降解效率与O2浓度有很大的关系。
此外，光催化剂在相对湿度较低的情况下，紫外灯光照一段时间光催化降解效率显著降低，原因在于羟基自由基在非均相反应中不断被消耗，需要大量的水补充羟基自由基的不断消耗。
总之，由于VOCs气体本身性质的差异，在使用光催化对其进行光催化降解时其处理效果也有着很大的差异。另外，对采用光催化技术对VOCs气体进行处理时，也应该关注光催化设备的配置，包括光催化剂本身的性质、紫外灯的阵列、湿度、温度及氧气浓度的控制等。
来源：北极星VOCs在线
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