有機廢氣(VOCs)處理TiO2光催化法
TiO2 光催化法是近年來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、無毒、價廉、易得、具有較正的價帶電位和較負的導(dǎo)帶電位等特點 ,是理想的光催化劑 ,也是目前使用最多的一類光催化劑。
近年來 ,光催化技術(shù)處理氣態(tài)污染物也愈來愈受到世界各國的重視 ,研究表明 ,該技術(shù)在常溫、常壓條件下能將廢氣中的有機物分解為 CO2、 H2O 和其它無機物 ,有較大潛在應(yīng)用價值。各國學(xué)者圍繞多相光催化機理及提高 TiO2 的光催化效率等方面作了大量的探索工作。
Hager在 TiO2 光催化劑上進行了一系列揮發(fā)性含氯有機物氣相光催化氧化反應(yīng) ,實驗發(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 微粒上對光催化降解氣相四氯乙烯提出 OH·與 Cl·引發(fā)同時存在的兩種反應(yīng)機理。
Rafael對甲苯光催化降解過程中 TiO2 光催化劑失活研究時發(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 ,進一步氧化將生成苯甲酸 ,苯甲酸被強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抑制苯甲酸形成。
Martra則認為在移走水蒸氣后 ,催化劑對甲苯化降解失活 ,是因為甲苯部分氧化為苯甲醛的反應(yīng)幾乎完全受到抑制。
Shang等在間歇式反應(yīng)器中對 TiO2 氣相光催化氧化降解庚烷的中間產(chǎn)物、降解率、反應(yīng)動力學(xué)及反應(yīng)機理等方面進行了研究。
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 TiO2 光催化劑的改性和 TiO2 光催化劑的負載修飾的方法 ,擴大其光響應(yīng)范圍 ,減少空穴-電子復(fù)合率 ,以提高TiO2 光催化效率。
Khan等對納米 TiO2 摻 C使其催化活性得到提高 ,同時在體系中加入 Fe3+、Cu2+等氧化劑。研究發(fā)現(xiàn) ,Fe3+對染料污水處理效果較好 ,加入 Cu2+反應(yīng)速度提高80 %。
何靜通過實驗研究發(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 %。
田地等通過對 TiO2 炭黑改性研究了甲苯的吸附和光催化性能 ,發(fā)現(xiàn)炭黑改性過的 TiO2 對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,但這項技術(shù)還存在幾個關(guān)鍵的技術(shù)難題。近年來 ,已有不少學(xué)者提出解決以上問題的方案 ,如針對 TiO2 進行摻雜、貴金屬表面沉積、半導(dǎo)體復(fù)合、表面光敏化或超強酸化及微波制備等 ,以提高 TiO2 的光催化量子效率或可見光的利用率;采用溶膠 — 凝膠法、金屬有機化學(xué)氣相沉積法、陰極電沉積法等多種方法 ,并通過改變干燥、 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、熱催化、等離子體等技術(shù)與光催化耦合 ,應(yīng)用于有機污染物的氣相光催化降解 ,以提高光催化過程的效率等。
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