光催化氧化作用指南-空气净化系统
11页1、光催化氧化作用介绍参考资料 1 光催化氧化作用指南P.021.1原理 . P.021.2光催化氧化作用 . P.031.3光催化剂的应用 . P.051.3.1抗菌作用 .P.051.3.2除臭作用.P.051.3.3空气净化作用.P.061.3.4防雾,自我洁净 .P.061.3.5水净化.P.06参考资料2 比较光催化氧化作用与其他室内空气消毒技术P.072.1过滤 .P.072.2离子发生器 .P.082.3臭氧发生器 .P.092.4紫外线 C .P.1011参考资料 1.光催化氧化作用指南光催化作用被定义为 作为催化剂的加速作用。催化剂本身不会在化学反应中发生变化也不会在消耗。这个定义包括光敏作用,通过这个作用,由于一个被称为光敏剂的分子结构最初对辐射的吸收而使光化学变化在另一个分子结构中发生。植物的叶绿素是一种光催化剂。在光合作用中,叶绿素吸收阳光把水和二氧化碳转化为氧气和葡萄糖,与之相比,光催化作用是在光催化剂、光和水的作用下产生强氧化剂把有机物质分解为二氧化碳和水。太阳太阳 二氧化碳 水溶性叶绿素淀粉(有机化合物)光催化剂有机化合物1.1 原理当光催化剂二氧化钛(TiO
2、2)吸收了来自阳光或照明发光源 (荧光灯)的紫外线 (UV)辐射,它将产生多对电子和空穴。光照后,二氧化钛的价电子带被激活。被激活电子的多余能量把电子传送到二氧化钛的传导带,这样的话产生了一对负电子 (e-) 和正空穴 (h+)。这个阶段被称为半导体的光激活状态。通过氧化作用分解有害VOCO2- :超级负氧离子*OH:氢氧自由基二氧化钛的正空穴把水分子分解成氢气和氢氧自由基(又称羟基)。负电子与氧分子发生反应形成超级负氧离子。当光照存在的时候,这种循环将继续。1.2 光催化氧化作用最有效的高级氧化系统基于羟基的产生。羟基是一种非常有效的氧化剂,其作用仅次于氟 (相对氧化作用中的 2.23)。 以下是常见化学氧化剂的列表,按氧化作用的强度排列 表 XIII-11 化学氧化剂的相对作用 氧化电压(伏特) 羟基碘溴氧氯二氧化高锰酸过氧化臭氧硫酸基化合物相对氧化作用利用羟基的强氧化作用,光催化氧化作用可以有效消毒、除臭、以及净化空气、水和各种表面区域。太阳光催化剂光催化剂加速了空气中的氧化过程, 分解了气态有毒有机物质。光光VOC和气味细菌微生物真菌 光催化作用除臭空气净化水净化杀菌1.3 光
3、催化剂的应用空气甲醛等 净化有机氯化物, 淀粉、染料等细菌、真菌、藻类、霉菌、浮萍、害虫出没等1.3.1 抗菌作用水净化杀菌除臭光催化剂保护土壤烟草味、垃圾味、乙 醛、氨氢硫基、氯仿, P-二氯苯、汽油、甲醛等石油土壤、雨水污染、烟灰、自我清洁、防雾作用等光催化剂不仅能消灭细菌,还能自己分解细胞。据了解,二氧化钛催化剂比其他抗菌介质更有效,因为即使当细胞覆盖表面同时细菌大量繁殖的时候,光催化作用仍然产生。细胞死亡后产生的最终毒素也将通过光催化作用分解。二氧化钛不会失效,它具有长期的抗菌作用。一般来说,二氧化钛的消毒作用比氯强三倍,比臭氧强 1.5 倍。1.3.2 除臭作用在除臭的应用中,羟基通过破坏分子键加速了挥发性有机化合物 (VOC) 的分解。这将有助于结合有机气体形成一个对人体无害的单分子,这样的话改善了空气的清洁率。一些气味分子的实例: 烟草味道、甲醛、二氧化氮、尿和排泄物气体、汽油、和许地其他空气中的碳水分子。使用 Ti02 的空气净化器可以阻止烟雾和污染物、花粉、细菌、病毒和有害气体,同时在光催化剂(Ti02)的高度氧化作用下,通过 99.9%的过滤率捕捉在空气中游离的细菌
4、。1.3.3 空气净化作用二氧化钛的光催化反应可以用于减少或消除空气中的污染物如 Nox、烟和来自各种建筑物质的挥发性化合物。同时,强烈的光催化反应也可以用于保护隧道中的光源和墙,并防止白帐篷被熏黑或变黑。大气的要素如氯氟碳(CFCs)和 CFC 替代物、温室气体、和氮气以及硫磺化合物经过直接或间接的阳光产生的光化学作用。在遭受污染的区域,这些污染物最终会被消灭。1.3.4 防雾,自我清洁大多数建筑物的外墙由于汽车排放的气体而受到污染,这些气体含有油性化合物。当原始的建筑物质涂上一层光催化剂后,钛保护膜通过变得抗静电、超氧化性和亲水性而产生自我清洁建筑物的作用。这种来自汽车排气的碳氢化合物经过氧化作用,墙面上的灰尘被雨水冲走,使得建筑物的外部始终保持清洁。1.3.5 水净化光催化剂结合 UV 光照可以把有机污染物质氧化为无毒的物质,如 CO 2 和水并可以杀菌。这项技术在消灭比较危险的有机化合物(TOCs)以及在二次废水处理中消灭各种细菌和一些病毒方面非常有效。试点项目证明在二次废水处理中,光催化消毒系统可以有效地消灭排泄物中的大肠杆菌。医院超市餐厅实验室办公楼光能量净化系统光催化剂老
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