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以TiO2催化剂为例,TiO2的带隙能Eg=3.2eV,在波长小于380nm的紫外光照射下,TiO2会被激发产生导带电子和价带空穴,导致VOCs的氧化分解。光催化降解VOCs属于多相催化反应,是气相反应物(VOCs)与固相光催化剂的表面进行接触而发生在两相界面上的一种反应。该过程如下:VOCs分子向固体催化剂外表面扩散,继而被固体表面吸附,当紫光照射到固体表面的时候,吸附在催化剂表面的VOCs分子就发生了反应,反应结束后产物分子从催化剂表面脱落,从催化剂外表面扩散到气流之中。
图6列举了三种常见的反应器形式。目前比较普遍的光催化反应器的结构形式有主平板型、管状、蜂窝型和光纤反应器等。
适用范围:几乎对所有的污染物都能起作用,常温下即可发生反应
优缺点:跟传统净化技术相比,光催化具有以下四个方面的特点:1.彻底的净化,光催化是对VOCs进行分解操作而不是简单的吸附;2.对于一些难以除去的较低浓度挥发性有机物,光催化也同样能起作用;3.光催化在常温条件下即可实现,不像吸收法或者吸附法那样存在饱和问题或者需要更换滤芯,经济实用、效率高、省电;4.光催化不需要高电压就能工作,最终的产物是CO2和H2O,对人体无害,而且噪音很小。光催化的缺点是难以找到合适的触媒材料,目前比较常用的光触媒材料有硫化镉(CdS)、氧化锌(ZnO)以及二氧化钛(TiO2)。硫化镉和氧化锌这两者的化学性质不稳定,会在光催化的同时发生光溶解,溶出有害的金属离子,具有一定的生物毒性。二氧化钛的化学性质稳定,而且无毒无害,价格低廉。但是存在的缺点是紫外光响应,不能最大化利用太阳能,虽然通过掺杂可以达到可见光响应,但是效率仍然比较低。
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