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UV光催化氧化技术基理

发布时间:2016-07-01 10:33  文章来源:未知  文章作者:高级氧化技术工程

  UV光催化氧化技术反应机理过程可以分为以下几个阶段:

  ① 光致电子跃迁(h+)(e-)

  锐钛矿晶型纳米TiO_2在小于378nm光波的照射之下,表面发生电子跃迁,一个TiO_2表面"价电带电子(e-)"跃迁到"导电带"上成为活性电子,从而形成光电流,并使TiO_2表面留下缺电子的带正电的空穴(h+,hole)。反应式如下:

  TiO2 + hυ(E>Ebg) → (TiO2) + e- + h+

  生成的(h+)和(e-)不会立即再结合(recombination)而消失,而是作短暂的停留,时间仅数微秒(μsec),正是由于这个关键的短暂停留,形成了TiO_2的光催化性能。
 

光催化氧化技术
 

  ② 自由羟基(·OH)的形成

  空穴(h+,hole)为填充电子缺损,从空气中的水(H2O)夺取电子,生成"自由羟基(·OH)"。反应式如下:

  H2O + h+ →·OH(羟基自由基)

  ③ 超氧阴离子的形成

  在第一步,光波的照射之下TiO_2表面"价电带电子(e-)"跃迁到"导电带"上成为活性电子,这个活性电子遇到空气中的氧气,反应式如下:

  O2 + e- → O2- (超氧阴离子)

  ④ 有机污染物的降解

  自由羟基(·OH)具有极强的氧化性,反应能约为240Kcal/mol,其氧化能力仅次于高碘酸,比臭氧等典型氧化剂的氧化能力都要强,几乎能将所有构成有机物分子的化学键切断分解。因此,当自由羟基(·OH)遇到甲醛等有机化合物或者细菌、病毒等微生物的时候,将其氧化分解。反应速率非常快,约为原子态氧的1000倍,是臭氧的100万倍。以甲醛为例,反应方程式如下:

  HCHO(甲醛) + (·OH)→ H2O + CO2

  当不存在有机化合物时,氧化反应不会进行,自由羟基(·OH)就会聚合成为水和溶存氧,反应式如下:

  4(·OH)→ 2 H2O + O2

  O2- (超氧阴离子)具有较强的氧化能力,反应能约为120Kcal/mol。当它遇到空气中的有机化合物,发生氧化反应。以氨氮类有机化合物为例,反应式如下:

  NH3(含氮有机化合物)+ O2- (超氧阴离子) → HNO3(硝酸)
 

光催化氧化技术
 

  莱特莱德环境工程有限公司联合国内外知名专家以及院校,专业提供电化学高级氧化技术、湿式氧化技术、光催化氧化技术、臭氧催化氧化技术、UV联合工艺氧化技术、高级生物氧化技术,技术广泛应用于工业有机废水处理、抗生素制药废水、含氰废水处理及其他水处理除氧工艺流程的应用。

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