有機(jī)廢氣(VOCs)處理TiO2光催化法
TiO2 光催化法是近年來(lái)日益受到重視的污染治理新技術(shù)。TiO2 具有化學(xué)穩(wěn)定性好、無(wú)毒、價(jià)廉、易得、具有較正的價(jià)帶電位和較負(fù)的導(dǎo)帶電位等特點(diǎn) ,是理想的光催化劑 ,也是目前使用最多的一類(lèi)光催化劑。
近年來(lái) ,光催化技術(shù)處理氣態(tài)污染物也愈來(lái)愈受到世界各國(guó)的重視 ,研究表明 ,該技術(shù)在常溫、常壓條件下能將廢氣中的有機(jī)物分解為 CO2、 H2O 和其它無(wú)機(jī)物 ,有較大潛在應(yīng)用價(jià)值。各國(guó)學(xué)者圍繞多相光催化機(jī)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 光催化劑上進(jìn)行了一系列揮發(fā)性含氯有機(jī)物氣相光催化氧化反應(yīng) ,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)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 催化劑上只能得到一定程度降解。
Yamazaki在多孔 TiO2 微粒上對(duì)光催化降解氣相四氯乙烯提出 OH·與 Cl·引發(fā)同時(shí)存在的兩種反應(yīng)機(jī)理。
Rafael對(duì)甲苯光催化降解過(guò)程中 TiO2 光催化劑失活研究時(shí)發(fā)現(xiàn) ,在失活的光催化劑表面上存在苯甲醛、苯甲酸及微量苯乙醇 ,其中苯甲醛為部分氧化產(chǎn)物 ,進(jìn)一步氧化將生成苯甲酸 ,苯甲酸被強(qiáng)吸附在催化劑表面上 ,苯甲酸在催化劑表面上的積累將導(dǎo)致
催化劑失活 ,反應(yīng)混和物中水蒸氣的存在會(huì)抑制苯甲酸形成。
Martra則認(rèn)為在移走水蒸氣后 ,催化劑對(duì)甲苯化降解失活 ,是因?yàn)榧妆讲糠盅趸癁楸郊兹┑姆磻?yīng)幾乎完全受到抑制。
Shang等在間歇式反應(yīng)器中對(duì) TiO2 氣相光催化氧化降解庚烷的中間產(chǎn)物、降解率、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及反應(yīng)機(jī)理等方面進(jìn)行了研究。
由于TiO2 光響應(yīng)范圍窄 ,光生電子和空穴容易復(fù)合 ,光量子效率較低。研究工作者通過(guò) TiO2 光催化劑的改性和 TiO2 光催化劑的負(fù)載修飾的方法 ,擴(kuò)大其光響應(yīng)范圍 ,減少空穴-電子復(fù)合率 ,以提高TiO2 光催化效率。
Khan等對(duì)納米 TiO2 摻 C使其催化活性得到提高 ,同時(shí)在體系中加入 Fe3+、Cu2+等氧化劑。研究發(fā)現(xiàn) ,Fe3+對(duì)染料污水處理效果較好 ,加入 Cu2+反應(yīng)速度提高80 %。
何靜通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn) ,復(fù)合薄膜比單一薄膜活性高 ,而La 摻雜的復(fù)合薄膜的光降解率比摻雜前提高了約23 %。
田地等通過(guò)對(duì) TiO2 炭黑改性研究了甲苯的吸附和光催化性能 ,發(fā)現(xiàn)炭黑改性過(guò)的 TiO2 對(duì)甲苯吸附性能與普通 TiO2 相似 ,但其光催化降解性能卻有較大提高。
TiO2 光催化處理工業(yè)廢氣具有反應(yīng)效率高、不受溶劑分子影響、易回收、反應(yīng)速率快等優(yōu)點(diǎn),但這項(xiàng)技術(shù)還存在幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)難題。近年來(lái) ,已有不少學(xué)者提出解決以上問(wèn)題的方案 ,如針對(duì) TiO2 進(jìn)行摻雜、貴金屬表面沉積、半導(dǎo)體復(fù)合、表面光敏化或超強(qiáng)酸化及微波制備等 ,以提高 TiO2 的光催化量子效率或可見(jiàn)光的利用率;采用溶膠 — 凝膠法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法、陰極電沉積法等多種方法 ,并通過(guò)改變干燥、 焙燒等條件以制備既牢固又具有優(yōu)良光催化活性的 TiO2 膜:把微波場(chǎng)、熱催化、等離子體等技術(shù)與光催化耦合 ,應(yīng)用于有機(jī)污染物的氣相光催化降解 ,以提高光催化過(guò)程的效率等。
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