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光氧催化設備

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光氧催化設備

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  • 發布日期:2019/04/10
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    廢氣處理設備">光氧催化設備是目前研究較多的一項高級氧化技術。所謂光催化反應,就是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射,受激產生分子激發態,然後會發生化學反應生成新的物質,或者變成引發熱反應的中間化學產物。光化學反應的活化能來源於光子的能量,在太陽能的利用中光電轉化以及光化學轉化一直是十分活躍的研究領域。

    光氧催化技術利用光激發氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結合。所用光主要為紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工藝,可以用於處理汙水中CCl4、多氯聯苯等難降解物質。另外,在有紫外光的Fenton體係中,紫外光與鐵離子之間存在著協同效應,使H2O2分解產生羥基自由基的速率大大加快,促進有機物的氧化去除。

    當能量高於半導體禁帶寬度的光子照射半導體時,半導體的價帶電子發生帶間躍遷,從價帶躍遷到導帶,從而產生帶正電荷的光致空穴和帶負電荷的光生電子。光致空穴的強氧化能力和光生電子的還原能力導致半導體光催化劑引發一係列光催化反應的發生。

半導體光催化氧化的羥基自由基反應機理,得到大多數學者的認同。即當TiO2等半導體粒子與水接觸時,半導體表麵產生高密度的羥基。由於羥基的氧化電位在半導體的價帶位置以上,而且又是表麵高密度的物種,因此光照射半導體表麵產生的空穴首先被表麵羥基捕獲,產生強氧化性的羥基自由基:

TiO2—hv—e-+TiO2(h+)

TiO2(h+)+H2O——TiO2+H++·OH

TiO2(h+)+OH-——TiO2+·OH

當有氧分子存在時,吸附在催化劑表麵的氧捕獲光生電子,也可以產生羥基自由基:

O2+nTiO2(e-)——nTiO2+·O2-

O2+TiO2(e-)+2H2O——TiO2+H2O2+2OH-

H2O2+TiO2(e-)一TiO2+OH-+·OH

光生電子具有很強的還原能力,可以還原金屬離子:

Mn++nTiO2(e-)——M0+nTiO2[1] 

光催化氧化技術是在光化學氧化技術的基礎上發展起來的。光化學氧化技術是在可見光或紫外光作用下使有機汙染物氧化降解的反應過程。但由於反應條件所限,光化學氧化降解往往不夠徹底,易產生多種芳香族有機中間體,成為光化學氧化需要克服的問題,而通過和光催化氧化劑的結合,可以大大提高光化學氧的效率。

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