光催化氧化設(shè)備高能光源工作原理

對于光解催化氧化除臭味氣體的歷程一般認(rèn)為由以下兩步：

1、紫外線照射臭氣氣體分子鏈，將大分子臭氣切斷裂解成小分子；

2、臭氧對被裂解的小分子氣體進(jìn)一步氧化；

 紫外線，[ultraviolet ray]，英文簡稱UV，是電磁波譜中波長從0.01—0.40微米（可見光紫端到X射線間）輻射的總稱。在環(huán)保技術(shù)應(yīng)用紫外光技術(shù)原理，除了廢氣處理，我們常見的還有污水處理上的紫外光殺菌、消毒。這里介紹紫外光應(yīng)用在廢氣處理中的技術(shù)特點(diǎn)。用紫外光分解有機(jī)氣體分子，使其分解轉(zhuǎn)變成無害氣體，也就是意味著要切斷惡臭分子的分子鏈，我們知道，化學(xué)物質(zhì)的分子鍵都是具有能量的，這就是分子的結(jié)合能，所以，要切斷惡臭分子的分子鏈，就要使用發(fā)出比惡臭分子的結(jié)合能強(qiáng)的光子能。

我們知道，波長較短的紫外線其光子能量越強(qiáng)，如，波長為184.9nm的紫外線，其光子能量為647 KJ/mol，波長為253.7nm的紫外線，其光子能量為472 KJ/mol，波長為365nm的紫外線，其光子能量328 KJ/mol等等，像這些波段的紫外線它們能量當(dāng)級都比大多數(shù)有機(jī)氣體的分子結(jié)合能強(qiáng)，所不同的是，波長在200nm以下的短波長紫外線能分解O2分子，生成的O*與O2結(jié)合產(chǎn)生臭氧O3。用這種方式獲得的臭氧，因獲得復(fù)合離子光子的能量后，能為迅速地分解，分解后產(chǎn)生氧化性更強(qiáng)的自由基-O、-OH、H2O等。-O、-OH、H2O與有機(jī)氣體發(fā)生一系列協(xié)同、連鎖反應(yīng)，有機(jī)氣體被氧化降解為低分子物質(zhì)、水和二氧化碳，而達(dá)到的污染目的。有機(jī)氣體的去除率的高低與紫外線能量，臭氧產(chǎn)生量及廢氣濃度有關(guān)，并受到有機(jī)氣體的成分及雜質(zhì)等因子的影響。

光催化氧化裝置光觸媒工作原理

光催化氧化裝置是采用納米復(fù)合技術(shù)，在泡沫鎳基體上均勻負(fù)載上一定量的納米級二氧化鈦，整合納米光觸媒材料和泡沫鎳優(yōu)良特性開發(fā)而成的一種新型功能材料。經(jīng)紫外燈光照射后產(chǎn)生高能離子對異味分子進(jìn)行催化分解達(dá)到凈化空氣的目的。

鎳是銀白色微黃金屬，具有鐵磁性，熔點(diǎn)為1453℃，難溶于鹽酸和硫酸，在硝酸中處于鈍化狀態(tài)，在空氣中，鎳與氧反應(yīng)，表面迅速生成一層很薄的鈍化膜，能抗大氣、堿和一些酸的腐蝕。

泡沫鎳既有上述金屬鎳的優(yōu)良特性，即耐高溫、抗腐蝕、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特征，又具有泡沫金屬獨(dú)特的三微網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。以它為基體，附載納米二氧化鈦開發(fā)而成的復(fù)合光催化泡沫金屬濾網(wǎng)繼承了泡沫鎳的優(yōu)點(diǎn)，超過95%的空隙率保證了良好的流體通透性、而在其表面分布均勻的光觸媒材料比表面積大，表面覆蓋率高，很大限度加大了與光觸媒與紫外線的接觸面。加之泡沫金屬的三維特性，使得催化“反應(yīng)腔”飽滿，保證了其光催化效率。

復(fù)合光催化氧化裝置，整合納米光觸媒材料與泡沫鎳的優(yōu)良特性，在泡沫鎳基體上均勻負(fù)載一定量的納米TiO2而獲得的一種負(fù)載型光催化功能材料。泡沫鎳因其獨(dú)特的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可做為一種優(yōu)良的光催化劑載體，而負(fù)載在其表面的納米TiO2是迄今為止研究和應(yīng)用很多的一種光催化劑，在降解廢水中有機(jī)污染物、去除有害無機(jī)氣體和空氣凈化方面具有廣闊的應(yīng)用前景。TiO2其電子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為一個(gè)滿的價(jià)帶和一個(gè)空的導(dǎo)帶，在大于其帶隙能（Eg=3.2ev，相當(dāng)于波長387.5nm的光子能量）的光照條件下，電子就可從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶形成自由電子，而在價(jià)帶形成一個(gè)帶正電的空穴，形成電子—空穴對：

            TiO2 + hυ →（TiO2）h+ +（TiO2）e-

價(jià)帶空穴是良好的氧化劑，導(dǎo)帶電子是良好的還原劑。空穴一般與表面吸附的H2O或OH-離子反應(yīng)形成具有強(qiáng)氧化性的活性羥基(?OH)：

         h+ + H2O → ?OH + H+

         h+ + OH- → ?OH

電子則與表面吸附的氧分子(O2)反應(yīng)，生成超氧離子(?O2-)。超氧離子可與水進(jìn)一步反應(yīng)，生成過羥基(?OOH)和雙氧水(H2O2)：

         e- + O2 → ?O2-

         ?O2- + H2O → ?OOH + OH-

         2?OOH → H2O2 + O2

         ?OOH + H2O + e- → H2O2 + OH-

         H2O2 + e- → ?OH + OH-

TiO2光催化氧化是活性羥基(?OH)和其他活性氧化類物質(zhì)(?O2-，?OOH ，H2O2)共同作用的結(jié)果。在TiO2表面生成的?OH基團(tuán)反應(yīng)活性很高，具有高于有機(jī)物中各類化學(xué)鍵能的反應(yīng)能，加上?O2-，?OOH ，H2O2活性氧化類物質(zhì)的協(xié)同作用，能迅速有效地分解有機(jī)物。 

紫外線燈作為光催化氧化的光能提供體，催化劑納米粒子在一定波長的紫外光線照射下才能受激發(fā)生成電子—空穴對，空穴分解催化劑，整個(gè)催化氧化過程不會(huì)產(chǎn)生臭氧，不會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生臭氧而帶來新的環(huán)境污染。

該技術(shù)有以下特點(diǎn) ：

1)氧化鈦分布均勻，有效受光面積大，光催化效率高。主要特點(diǎn)如下：

2)二氧化鈦被鎳金屬牢牢鑲嵌，不易脫落，保證使用效果。

3)三維網(wǎng)裝結(jié)構(gòu)，比表面積大，通透性能好，有一定強(qiáng)度，易于加工安裝，確保通風(fēng)量正常。

4)清洗方便，用普通肥皂水稍加清洗后用自然水沖干凈即可循環(huán)使用。

5)光觸媒空氣濾網(wǎng)采用的二氧化鈦顆粒是Brookite斜方晶系列構(gòu)造，在國內(nèi)同行業(yè)中處于前列。