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光催化氧化VOC处理设备原理

日期:2018-06-01  人气:667 views

光催化氧化VOC处理设备的紫外线是由电磁波组成,其能量与波长直接有关,波长越短,能量越大。当紫外光灯发出不同的波长时,如果要使废气中的VOC借紫外光直接通过自由基链锁反应降解,则VOC也需要能吸收这类波长,即紫外光灯的发射要与VOC的吸收相一致。这种借紫外光产生的反应称为光氧化或光解。光解作用并不是净化VOC废气过程中的单一效应。如果紫外光发射的强度越大,则空气中的氧很容易分解为臭氧;产生的臭氧也分解为自由基,从而助力了光解氧化过程;此外,空气中的水分在紫外光作用下也可分解为OH-。同样也参与VOC的氧化。因此,在紫外光的作用下,通过上述几种效应的叠加可以产生大量活性自由基,从而**地使VOC氧化降解。如果后续催化反应,即光催化氧化,则VOC的处理效率更好。

光催化氧化VOC处理设备是借催化剂具有光催化作用的性能,将吸附在催化剂表面上的VOC氧化为CO2和H2O。通常用于一些比较容易氧化的有机化合物。如前所述,在紫外线的照射下不断产生大量活性的自由基,使大部分VOC降解;而光催化剂可加速化学反应有助于有机物进行降解反应;同时还有消毒、杀菌作用。经典的光催化剂都是半导体,其中最常用的光催化剂是TiO2。由于TiO2对紫外光线有很高的吸收率,还具有较高的催化活性和化学稳定性,以及**而价廉等优点,所以应用最广。光催化氧化法的反应机理如下。根据半导体的电子结构理论,光催化性能取决于晶粒内的能带结构,能带结构由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带所构成,两者间由禁带分开,其能差即为带隙能。在光照射半导体光催化剂的情况下,当吸收一个能量大于或等于其带隙能的光子时,电子会从充满的价带跃迁到空的导带,而在价带留下带正电的空穴。光致使空穴具有很强的氧化性,并能夺取吸附在催化剂颗粒表面的有机物中的电子,使本来不吸收光而无法被光子直接氧化的物质,经光催化而被活化、氧化。TiO2经光激发后产生高活性光生空穴和光生电子,并经一系列反应后生成大量高活性的自由基,因而TiO2表面的羟基化是光催化氧化VOC的必要条件。此外,VOC光催化降解的速率主要取决于催化剂吸附VOC的性能和光催化反应速率,因此寻求对VOC具有高的吸附效率和较快降解速率的光催化剂是很重要的。


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