光催化氧化有机废气设备

光化学氧化法是向废水中加入适量氧化剂（如双氧水、二氧化氯、臭氧等），在紫外光或可见光作用下产生强氧化性的·OH，它能够将大部分有机物氧化成二氧化碳、水和其它小分子有机物。具有反应速度快、耗时短、反应条件温和、操作条件易于控制等优点。

光催化氧化法是通过氧化剂在光的激发和某些具有能带结构的半导体光催化剂的催化作用下产生的·OH氧化分解有机物。光催化氧化技术使用的催化剂有二氧化钛、氧化锌、三氧化钨、硫化锌、二氧化锌和三氧化铁等。

二、光催化氧化基本原理

   半导体光催化作用机理以能带理论为基础。二氧化钛光催氧化基本原理可以通过以下几个过程进行解释。

（1）带间跃迁：当能量大于或等于二氧化钛禁带宽度即波长小于378.5nm的光照射二氧化钛时，其价带上的电子受光激发跃迁到导带，称为间带跃迁。

（2）电子-空穴对(e--h+)的产生：被激发的电子从价带进入导带后，在导带上产生带负电的高活性光生电子(e-)，在价带上留下带正电荷的空穴(h+)，即生成电子-空穴对。电子和空穴在电场力和扩散的作用下迁移到二氧化钛粒子表面，如果粒子表面已经存在被吸附的有机物或无机物，则更容易发生氧化还原反应。

（3）表面反应：电子空穴对在半导体表面形成了氧化还原体系，可以直接或者间接地还原和氧化大多数的有机物和无机物。

（4）复合：与电子-空穴对迁移相竞争的过程是被激活的电子和空穴可能在二氧化钛颗粒内部或内表面附近重新相遇而发生猝灭即电子与空穴的复合。二氧化钛光催化机理如下图所示。

二氧化钛光催化反应的过程的基本反应式可表示如下：

电子-空穴对的产生与复合：

二氧化钛表面受光激发后,其表面与水的接触面的反应用下列方程式表示:

TiO2+hv→h++e-（式中e-为导带上的光致电子; h+为二氧化钛光致空穴）

h++e-→热量

光生电子与水的作用：

O2+e-→O.-2+HO.2

H2O+O.-2→HO.2+OH-

HO.2+H2O+e-→H2O2+OH-

H2O2+e-→OH.+OH-

酸性条件下与H+的作用：

O.-2+H+→HO.2

2HO.2→H2O2+O2

H2O2+O.-2→OH.+OH-+O2

光生空穴与水的作用：

h++OH-→OH.

h++H2O→OH.+H+

降解有机物或还原金属离子的反应：

ORG+OH.+O2→二氧化碳+水+其他产物

Mn++ne-→MO0