微波無極光催化氧化脫硫除臭的應用基礎研究.pdf

1、酸性氣體燃燒、石油精煉、紙漿的生產(chǎn)以及廢水處理等過程中會產(chǎn)生大量的含硫惡臭氣體。這些氣體會嚴重影響人們特別是那些長期在車間接觸低濃度含硫惡臭氣體的工人的健康，同時會污染環(huán)境。因此，研發(fā)有效的、易于操作且配套裝置小型化的降解含硫惡臭氣體的技術，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　近幾年，一些研究者用微波無極光催化這種新型技術處理廢水中的有機污染物，取得了較好的效果，也為處理氣體污染物提供了很好的借鑒。但是目前用此技術處理氣體污染物尤其是針對含

2、硫惡臭氣的報道并不多見，也缺乏此方面研究的相關理論數(shù)據(jù)。本文以自制微波無極燈作光源、TiO2薄膜作光催化劑，搭建了小型微波無極光催化凈化含硫惡臭氣體的反應平臺。在此平臺上分別進行了降解硫化氫(H2S)和甲硫醇(CH3SH)的研究，并獲得了一些重要的理論數(shù)據(jù)。
　　本文的主要研究結果如下:
　　將汞(Hg)與氬氣(Ar)填充到石英外殼中制得了中間收縮的圓柱形微波無極燈。微波無極燈的性能研究結果表明，含Hg微波無極燈主要發(fā)出25

3、4、313、366、406、436與546nm波長處的光，并且其光強隨微波輸入功率的增加而增強。
　　通過溶膠-凝膠法與熱處理法制備了TiO2膜光催化反應器，并使用X射線光電子能譜儀(XPS)、X射線衍射儀(XRD)與掃描電鏡(SEM)對所制得的TiO2薄膜進行了表征。結果顯示，TiO2的晶型為銳鈦礦型，其晶粒的平均粒徑為24nm。
　　連續(xù)式微波無極光催化脫除H2S的實驗結果表明，在空氣氛圍下，當微波輸入功率為660W、氣

4、體停留時間為3.35S、H2S初始濃度為4.8mg/m3時，對H2S的脫除效率達68％。并且脫除效率隨微波輸入功率的增強而增加，隨初始H2S濃度的增加而降低。產(chǎn)物測定結果表明，H2S主要被氧化為硫酸鹽類。此外，在無光催化劑TiO2存在時，在空氣氛圍下，單純依靠微波無極燈的輻射作用也可以將H2S降解，但是其效率要低于光催化劑存在時的效率。
　　間歇式降解H2S的實驗結果表明，微波無極光催化及光降解H2S的反應均為表觀一級動力學反應，

5、但微波無極光催化反應的表觀反應速率常數(shù)大于相同實驗條件下微波無極光降解H2S的表觀反應速率常數(shù)。且表觀反應速率常數(shù)均隨微波輸入功率的增強而增加，隨初始H2S濃度的增加而降低。
　　通過氧化二苯卡巴肼(DPCI)-萃取二苯卡巴腙(DPCO)分光光度法測試了微波無極光催化過程中生成的活性氧(ROS)。結果發(fā)現(xiàn)，在空氣氛圍下，微波無極光催化與光降解過程中均會有活性氧的生成，但是在光催化劑存在時，氣體中活性氧的生成量更多。并且活性氧的生成