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在有機(jī)揮發(fā)性廢氣處理上，光催化氧化法能耗小，效益高，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，是一種處理有機(jī)揮發(fā)性廢氣的較為優(yōu)異的方法。

1 有機(jī)揮發(fā)性廢氣處理及其特征

有機(jī)揮發(fā)性廢氣處理是針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的有機(jī)揮發(fā)性氣體進(jìn)行的過濾、吸附、凈化等處理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒、無害無機(jī)小分子的過程。目前，在化工工業(yè)上，有機(jī)揮發(fā)性廢氣主要有甲醛、苯系物、甲醛丁醛、乙酸乙酯、糠醛、苯乙烯、油霧、漆霧、天那水、丙烯酸、樹脂等。有機(jī)揮發(fā)性廢氣通常具有有毒有害、易燃易爆、易溶于有機(jī)溶劑、難溶于水、處理難度較大等特征。

2 光催化氧化法

光催化氧化法是一種新型處理有機(jī)揮發(fā)性廢氣的方法，該方法主要通過 UV 紫外光對(duì)光催化劑進(jìn)行照射，使之產(chǎn)生高能電荷-電子空穴對(duì)，并在空氣中的水、氧等物質(zhì)的參與下，使附著于催化劑表面的有機(jī)揮發(fā)性氣體轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸�、水以及其他無機(jī)小分子物質(zhì)的過程。具體反應(yīng)過程如下（以 TiO₂ 為例）

1 ：

Hv+ TiO₂ →h + +e ^-       O _2ads +T i ³⁺ →O _2ads - +T i ⁴⁺

OH ^- +h ⁺ →OH           O _2ads →2O _ads

T i ⁴⁺ +e ^- →T i ³⁺         O _2ads +T i ³⁺ →O _ads - +T i ⁴⁺

在紫外光的作用下，TiO₂ 能夠?qū)⑼轭悺⑾╊�、醇類、酮類、醛類、鹵代烯烴、芳香烴以及惡臭物質(zhì)等有機(jī)氣相物質(zhì)氧化，其光利用率高，反應(yīng)速度快。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于三氯乙烯，TiO₂的氣相光催化氧化量子效率約為其液相光催化氧化量子效率的50-80 倍。

3 有機(jī)揮發(fā)性廢氣處理中光催化氧化法的應(yīng)用

3.1 有機(jī)揮發(fā)性廢氣的凈化

有機(jī)揮發(fā)性廢氣中存在的酸性氣體不但影響光催化氧化效率，同時(shí)還會(huì)影響設(shè)備的使用壽命，為此必須對(duì)有機(jī)揮發(fā)性廢氣進(jìn)行預(yù)處理，將酸性氣體除掉后在輸入到凈化設(shè)備中。由于酸性氣體多易溶于水，為此預(yù)處理工藝以水洗裝置進(jìn)行。其具體工藝為：

廢氣收集→水洗裝置→光解-催化有機(jī)廢氣凈化設(shè)備→達(dá)標(biāo)排放。

3.2 有機(jī)揮發(fā)性廢氣的光催化氧化

在光解催化凈化設(shè)備中對(duì)有機(jī)揮發(fā)性廢氣主要進(jìn)行光解與催化氧化。光解主要是通過高能 UV 紫外線對(duì)空氣中的氧氣產(chǎn)生分解作用，促進(jìn)氧分子分解成為游離態(tài)的氧，由于游離態(tài)氧上的正負(fù)電子處于不平衡狀態(tài)，因此游離態(tài)氧極易與氧分子結(jié)合生成臭氧（O₃），其過程為：

O ₂ +UV→O（游離態(tài)）+O -      O₂ +O（游離態(tài)）→O₃

而臭氧的強(qiáng)氧化作用能夠促進(jìn)有機(jī)揮發(fā)性廢氣的分解。在 UV高效設(shè)備內(nèi)安裝著紫外線放電管，紫外線放電管產(chǎn)生的光子能量可以高達(dá) 647KJ/mol、742KJ/mol，如此高的光子能能夠迅速裂解小于該能量的有機(jī)揮發(fā)性廢氣的分子鍵，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)小分子物質(zhì)。常見分子鍵結(jié)合能量如表 1。

表 1 常見分子鍵結(jié)合能量表

分子鍵   結(jié)合能（KJ/mol）   分子鍵   結(jié)合能（KJ/mol）

H-C          348             C-O        326

H-H          436             C=C        611

C-H          414             C=O        728