發(fā)光二極管(LED)-TiO2光催化降解低濃度含硫惡臭氣體甲硫醚(DMS)研究.pdf

1、惡臭污染物不僅對生態(tài)環(huán)境造成影響,而且嚴(yán)重危害著人體健康,惡臭污染已被列為七大環(huán)境公害之一。近年來惡臭擾民事件頻繁發(fā)生,如何控制和治理惡臭污染物已成為世界關(guān)注的課題。光催化氧化技術(shù)因其設(shè)備簡單、無二次污染,降解效果好等優(yōu)點,成為治理惡臭污染物的最有效方法之一。本文選擇節(jié)能、環(huán)保、高效的新型LED作光源,以P25-TiO2薄膜為催化劑,系統(tǒng)研究了平板型反應(yīng)器中低濃度典型含硫惡臭氣體光催化降解過程,詳細(xì)分析了催化劑負(fù)載量、初始濃度、體積流速

2、、光源波長、光照強(qiáng)度、溫度、相對濕度等因素對DMS降解效果的影響規(guī)律,并采用GC-FPD、SPME-GC-MS、IC等手段對其氣相產(chǎn)物和催化劑表面產(chǎn)物進(jìn)行了分析;利用動態(tài)反應(yīng)的單分子L-H模型模擬了甲硫醚的光催化降解過程,獲得了基本的動力學(xué)參數(shù);初步探討了甲硫醚光催化降解的反應(yīng)機(jī)理和降解途徑。主要結(jié)論如下:
　　1.在本實驗條件下,以P25-TiO2薄膜做催化劑時,短波長LED(367nm)可以有效的代替氣體釋放燈作為光催化反應(yīng)的

3、光源應(yīng)用于含硫惡臭氣體的治理技術(shù),初始濃度為3.0ppmv的甲硫醚的最大去除率可達(dá)到97.6％。甲硫醚的去除率隨著催化劑負(fù)載量的增加(5.0-36.0μg/cm2)而升高;在本實驗條件下,室溫21.6℃、相對濕度47.5％更有利于反應(yīng)的進(jìn)行;DMS的去除率隨著初始濃度及體積流速的增加而降低。而當(dāng)初始濃度、溫度、相對濕度等條件一定時,減小流速及增大催化劑表面的光照強(qiáng)度可以有效地提高甲硫醚的去除率,且在光強(qiáng)為0.5-2.5mW/cm2范圍內(nèi)

4、,DMS反應(yīng)速率與光強(qiáng)成半級反應(yīng)模式。
　　2.甲硫醚光催化降解主要中間產(chǎn)物為甲硫醇、二甲二硫醚、二甲基亞砜、二甲基砜、硫酸根離子,其中甲硫醇為新檢測到的中間產(chǎn)物。短波長(367.nm)的LED燈作光源,2.5mW/cm2的光強(qiáng)及47.5％的相對濕度不僅有利于提高DMS的去除率,更能促進(jìn)二次污染物甲硫醇的進(jìn)一步氧化分解;忽略傳質(zhì)影響時,推流式單分子L-H模型適用于低濃度甲硫醚的光催化降解過程。在367nmLED作光源,21.6℃,

5、相對濕度為22.0％的條件下,其反應(yīng)速率常數(shù)和吸附平衡常數(shù)分別為0.5083mg/m2/s,0.1749m3/mg。當(dāng)流速小于3.4×10-7m3/s時,反應(yīng)受傳質(zhì)控制,大于6.8×10-7m3/s時,反應(yīng)受反應(yīng)速率控制;甲硫醚的光催化降解反應(yīng)中,光生空穴(h+)和·OH、HO2·起主要作用,其中h+導(dǎo)致C-S鍵的斷裂,·OH、HO2·則促進(jìn)S-鍵和C-鍵的進(jìn)一步氧化分解。CH3S·與·H的結(jié)合以及中間產(chǎn)物二甲二硫醚的進(jìn)一步氧化分解可能