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光催化劑是指在一定能量光子激發(fā)下價(jià)帶電子發(fā)生躍遷，產(chǎn)生光生電子和空穴，光生空穴與空氣中的水分子反應(yīng)生成羥基自由基，而光生電子與空氣中的氧反應(yīng)生成氧負(fù)離子。羥基自由基和氧負(fù)離子均具有較高的氧化還原電位，特別是羥基自由基的氧化還原電位可達(dá)2.8eV，可將一般有機(jī)物分解為二氧化碳和水，將含氯的有機(jī)物分解成二氧化碳、水和氯化氫。由于納米TiO2光催化劑具有生物降解無可比擬的速度快、無選擇性、降解完全，并且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、價(jià)格低和無毒等特點(diǎn)，已經(jīng)應(yīng)用在有機(jī)廢水和工業(yè)VOCs廢氣處理領(lǐng)域。
自從Dibble和Raupp最先研究二氧化鈦光催化材料降解三氯乙烯開始，許多科研工作者在降解VOCs氣體方面進(jìn)行了大量的研究，并且已經(jīng)證實(shí)：光催化技術(shù)能夠處理一系列的有機(jī)污染物，包括烷烴、有機(jī)醇、芳香烴、含氯碳?xì)浠�合物等�?
系列VOCs在相同測(cè)試條件下（即催化劑本身的性質(zhì)相同，包括相同的二氧化鈦粒徑尺寸、晶相、比表面積等；測(cè)試裝置及測(cè)試條件相同，包括均使用254nm紫外燈，相同氣體流速、相對(duì)濕度、氧含量、30min后的穩(wěn)態(tài)測(cè)試條件等）。情況見表1：

 
從表1VOCs濃度和轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)可知：在相同測(cè)試條件下，在VOCs濃度400-600ppm區(qū)間內(nèi)，大多數(shù)VOCs氣體具有較高轉(zhuǎn)化率。然而，光催化降解異丙基苯、三氯乙烷、吡啶和四氯化碳的效率是不明顯的。
隨著系列VOCs氣體測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)，光催化劑的降解效率均沒有發(fā)現(xiàn)明顯的下降，說明光催化材料在使用過程中沒有失活。但特別強(qiáng)調(diào)的是，隨著測(cè)試時(shí)間的延長(zhǎng)，甲苯的轉(zhuǎn)化率降低為20.9%，原因在于光催化劑失活，失活原因在于光催化劑表面生成中間產(chǎn)物苯甲醛、苯甲酸和甲苯基苯甲酸等。
同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)O2濃度不足時(shí)，甲醇的轉(zhuǎn)化率在90min照射后降低到10%；而當(dāng)O2存在時(shí)，甲醇的轉(zhuǎn)化率一直保持在98%，所以甲醇的降解效率與O2濃度有很大的關(guān)系。
此外，光催化劑在相對(duì)濕度較低的情況下，紫外燈光照一段時(shí)間光催化降解效率顯著降低，原因在于羥基自由基在非均相反應(yīng)中不斷被消耗，需要大量的水補(bǔ)充羥基自由基的不斷消耗。
總之，由于VOCs氣體本身性質(zhì)的差異，在使用光催化對(duì)其進(jìn)行光催化降解時(shí)其處理效果也有著很大的差異。另外，對(duì)采用光催化技術(shù)對(duì)VOCs氣體進(jìn)行處理時(shí)，也應(yīng)該關(guān)注光催化設(shè)備的配置，包括光催化劑本身的性質(zhì)、紫外燈的陣列、濕度、溫度及氧氣濃度的控制等。
來源：北極星VOCs在線