光催化氧化法處理揮發(fā)性有機物研究進展

       隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)排放的物量增加，嚴重的污染環(huán)境和危害人們的身體健康，為此須進行處理。目前處理VOC的常用方法有兩類：一類是破壞性方法，如焚燒和催化燃燒法等，即將VOC轉(zhuǎn)化為CO2和H2O；另一類是非破壞方法，如吸附、冷凝和膜分離等。這些工藝雖能在程度上處理VOC，但設(shè)備和操作費用高，且易造成二次污染，往往需進一步處理。

　　90年代，上開始嘗試用光催化法去除VOC光催化氧化法在正常環(huán)境條件下常溫、常壓)，能將揮發(fā)性廢氣分解為CO2， H2O和無機物質(zhì)，與前述處理方法相比，反應(yīng)過程，且無二次污染問題，因而具有非常大的潛在應(yīng)用價值，已成為VOC治理技術(shù)中一個活躍的研究方向.根據(jù)相關(guān)報道，目前在循環(huán)流動間歇反應(yīng)器中已進行了一氧化氮、乙醇、乙醛、丙醛等的光催化氧化研究；用連續(xù)流動固定床反應(yīng)器光催化氧化一氧化碳、二氧化氮、三氯乙烯、乙烯、三氯丙烯、異丙醇、苯、甲硫醚W一丁醇、甲基丁醇等；使用流化床中光催化處理三氯乙烯等。

　　近年來有關(guān)光催化氧化法處理VOC的反應(yīng)機理和反應(yīng)動力學、催化劑制備與改性、反應(yīng)器設(shè)計及光催化反應(yīng)的各種影響因素等問題。對光催化氧化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提出了一些見解。

　　半導體粒子具有能帶結(jié)構(gòu)，由填滿電子的低能價帶和空的導帶構(gòu)成，價帶和導帶之間存在禁帶.當用能量等于或大于禁帶寬度(Eg)的光照射半導體時，價帶上的電子被激發(fā)躍遷到導帶，在價帶上產(chǎn)生空穴，并在電場作用下分離并遷移到粒子表面.光生空穴因具有的得電子能力，而具有的氧化能力。

　　半導體內(nèi)產(chǎn)生的電子一空穴對存在著分離破俘獲與復合的競爭，電子與空穴復合的幾率越小，光催化活性越高一般認為，半導體粒子尺寸越小，電子與空穴遷移到表面的時間越短，復合的幾率越??；同時粒子尺寸越小，比表面越大，越有利于反應(yīng)物的吸附，從而增大反應(yīng)幾率日。故目前光催化技術(shù)研究主要集中在粒子尺寸的納米級1100nm)半導體。

　　但也有學者認為，由于催化劑制備的熱處理過程中伴隨著結(jié)晶、晶格缺陷、表面輕基等變化，在光催化反應(yīng)中又涉及到光吸收以及載流子俘獲復合等因素，因此，催化劑的粒徑和比表面積與活性之間并不存在嚴格的相關(guān)關(guān)系。只有結(jié)晶度、相組成、晶格缺陷密度以及表面輕基相同或相近時，才能認為小粒徑和大比表面積的催化劑具有較高的活性.此外，有研究表明氣相光催化反應(yīng)并不主要通過輕基自由基反應(yīng)進行。即便催化劑表面存在大量輕基，氣相光催化反應(yīng)主要是物與光致空穴直接。

　　氯苯酚的光降解并不需要通過輕基自由基完成。雖然氣相光催化反應(yīng)并不主要通過輕基自由基進行，但催化劑表面存在的水仍有和空穴作用生成輕基自由基的可能，同時還有利于光的吸附，在大多數(shù)情況下水將加快光催化反應(yīng)的進行。由此可見，氣相光催化反應(yīng)的機理與VOC的種類有關(guān)，且不同的研究者對同一現(xiàn)象也提出了不同解釋，反應(yīng)機理尚無統(tǒng)論，仍有待深入研究。