催化燃燒法

此法是將廢氣加熱到一定的溫度（200~300℃）再利用催化床催化燃燒轉(zhuǎn)化成無害無臭的二氧化碳和水，從而達到凈化的目的。此法的特點：起燃溫度低，能源消耗低；凈化率高，且無二次污染；工藝簡單，便于操作，安全性較高；裝置體積小，占地面積少；設(shè)備的維修與折舊費較低。高溫、中高濃度的有機廢氣治理宜采用此法，且國內(nèi)外已廣泛使用，效果良好。常見的有UV光催化氧化設(shè)備。

1）光催化氧化工作原理

    光觸媒是一種以納米級二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱，它涂布于基材表面，在紫外光線的作用下，產(chǎn)生強烈催化降解功能，光生空穴的能力達到3.0eV，相當于15000度溫度的能量，可以大部分化學鍵，分解有機污染物為二氧化碳和水，有效地降解空氣中有毒有害氣體；有效殺滅多種細菌，并能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理；同時還具備除臭、抗污、凈化空氣等功能。

二氧化鈦 TiO2比臭氧（O3）負離子，有更強的氧化能力；比活性碳、HEAP有更強的吸附力，亦具有活性碳、HEAP所沒有的分解功效（分解細菌）。根據(jù)歐美國家權(quán)威實驗室測試，每一平方公分的 TiO2與每一平方公分的高效能纖維活性碳比較，TiO2的脫臭能力為高效能纖維活性碳的150倍，相當于500個活性碳冰箱除臭劑。

      紫外光催化氧化廢氣凈化系統(tǒng)通過特定波長185nm 和254nm的高能紫外線光束迅速分解空氣中的氧分子和水分子及耦合光觸媒反應(yīng)生成具有強氧化性的臭氧和活性自由基 ?OH，使得甲苯等有機氣體徹底分解 為CO2 和 H2O。整個分解氧化過程在瞬間完成其基本原理如下：

UV＋O2→2O＊(活性氧)

O＊+ O2→O3(臭氧)

TiO2 + UV → h+ + e-

h+  + H2O →·OH + H+

e-  +O2 → O2·-

O2·-     + H+  → HO2·

2 HO2·→ O2 + H2O2

H2O2 + UV →2·OH

·OH + 有機氣體→···→CO2+H2O

O3+ 有機氣體→···→CO2+H2O

2）光催化劑

VOCs光催化降解的速率主要受吸附效率和光催化反應(yīng)速率的影響，具有較高吸附性能的VOCs不一定有較快的降解速率，因此選擇光催化劑至關(guān)重要。

      目前，研究中經(jīng)常采用的紫外光催化劑大多為金屬氧化物或硫化物，如TiO2、ZnO、ZrO2、SnO2、WO3、CeO2、Fe2O3、Al2O3、ZnS及CdS等。其中，TiO2的綜合性能最好，其光催化活性高、化學性質(zhì)穩(wěn)定、氧化還原性強、抗陰極腐蝕性強、難溶、無毒且成本低，是研究應(yīng)用中使用最廣泛的單一化合物光催化劑。TiO2晶型對催化活性的影響很大。其晶型主要有三種：板鈦型（不穩(wěn)定）、銳鈦型（表面對O2吸附能力較強，具有較高活性）和金紅石型（表面電子-空穴復(fù)合速度快，幾乎沒有光催化活性）。以一定比例共存的銳鈦型和金紅石型混晶型TiO2的催化活性最高。其中，德國Degussa公司使用氣相法生產(chǎn)的TiO2-P25（平均粒徑30nm，比表面積50m2/g，30%金紅石型，70%銳鈦型）光催化活性高，是研究中經(jīng)常采用的一種光催化劑。

 3).光催化氧化的特點

    （1）光催化氧化適合在常溫下將廢臭氣體完全氧化成無毒無害的物質(zhì)，適合處理高濃度、氣量大、穩(wěn)定性強的且能吸收光子的有毒有害氣體的廢氣處理。

   （2)光催化氧化利用人工紫外線燈管產(chǎn)生的真空波紫外光作為能源來活化光催化劑，驅(qū)動氧化—還原反應(yīng)，而且光催化劑在反應(yīng)過程中并不消耗，利用空氣中的氧作為氧化劑，有效地降解有毒有害廢臭氣體成為光催化節(jié)約能源的最大特點。

    （3)氧化性強：半導(dǎo)體光催化具有氧化性強的特點，對臭氧難以氧化的某些有機物如三氯甲烷、四氯化炭、六氯苯、都能有效地加以分解，所以對難以降解的有機物具有特別意義，光催化的有效氧化劑是羥基自由基（OH-）和超氧離子自由基（O2-、O-），其氧化性高于常見的臭氧、雙氧水、高錳酸鉀、次氯酸等。

    （4)廣譜性：光催化氧化對從烴到羧酸的種類眾多有機物都有效，即使對原子有機物如鹵代烴、染料、含氮有機物、有機磷殺蟲劑也有很好的去除效果，只要經(jīng)過一定時間的反應(yīng)可達到完全凈化。

    （5)壽命長：在理論上，光催化劑的壽命是無限長的，無需更換。