二氧化钛光催化降解恶臭气体研究
二氧化钛光催化技术在空气净化领域具有较高的应用价值，然而光催化脱除含硫或含氮恶臭气体时面临催化剂易失活以及二氧化硫或氮氧化物的二次污染等问题。因此有必要对二氧化钛的失活速率和利用率进行研究，对光催化反应体系的氧化性、吸附能力和催化活性等进行强化，提高光催化空气净化工艺的稳定性。 本文采用致密不锈钢网负载二氧化钛(TiO2)薄膜作为光催化剂，研究了光催化连续脱除硫化氢或二氧化硫的稳定性。分析了光催化氧化反应的机理，以催化剂的失活速率和利用率衡量光催化作用的稳定性，考察了氧气体积分数、目标污染物的初始体积分数、反应温度、相对湿度等因素对催化剂的失活速率和利用率的影响。结果表明:无氧条件下光催化氧化硫化氢或二氧化硫的稳定性较低，随着氧气体积分数的增大，光催化脱除硫化氢或二氧化硫的稳定性均呈先升高后降低趋势，同时H2S的主要氧化产物由单质硫变成SO2和SO42-;随着目标污染物的初始体积分数的增加，催化剂的利用率逐渐降低;相对湿度为20％左右时光催化作用的稳定性最高。 为了提高光催化作用的稳定性，将臭氧引入光催化体系，分析了臭氧和光催化协同脱除硫化氢或二氧化硫的机理，考察了臭氧-光催化体系的稳定性与臭氧投入量、相对湿度、反应温度的关系。结果表明:随着臭氧投入量的升高，臭氧-光催化作用的稳定性先升高后降低;反应气的相对湿度为40％左右，反应温度为70℃左右时，臭氧-光催化脱除硫化氢或二氧化硫的稳定性最高。 为了改变TiO2的形貌，进一步提高光催化作用的稳定性，以水热离子掺杂法制备了改性TiO2，包括CuSO4/TiO2、Cu(NO3)2/TiO2、ZnSO4/TiO2、NH4VO3/TiO2。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜等表征方法分析了改性催化剂的表面形貌，考察了改性TiO2的吸附性能及其光催化脱除硫化氢或二氧化硫的稳定性。结果表明:适当比例的Cu2+掺杂可有效提高TiO2光催化作用的稳定性;Cu(NO3)2/TiO2脱除硫化氢或二氧化硫的稳定性比臭氧-光催化作用更高。 为了考察TiO2光催化、臭氧-光催化和CuSO4/TiO2光催化脱除氨气或氮氧化物的效果，探讨了氨气或氮氧化物的光催化反应机理，对比了上述三种方法脱除氨气或氮氧化物的稳定性，结果表明臭氧联合作用或CuSO4改性催化剂均能有效抑制氮氧化物的排放，提高反应体系的稳定性。
二氧化钛;恶臭气体;稳定性;光催化降解
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
金君素
2015
中文
X512;O643.36
116
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）