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纳米TiO_2光催化氧化SO_2

游咏妍  
【摘要】:本文立足于我国SO_2污染的现状,采用纳米TiO_2作为光催化剂将SO_2转化为易处理的SO_3,意图开发一种经济、高效的脱硫技术。与传统的脱硫技术相比,光催化氧化脱硫技术具有能耗低、反应条件温和、操作简便、可减少二次污染等突出特点。 首先对碘量法和采用单气体SO_2烟气分析仪这两种检测SO_2的方法进行了对比,结果显示这两种方法得出的数据相近,而采用单气体SO_2烟气分析仪比碘量法方便、快捷很多,因此确定本试验采用单气体SO_2烟气分析仪检测SO_2的浓度。然后在相同的反应条件下对比了外购纳米TiO_2和自制纳米TiO_2的光催化活性,结果证明在同一反应条件下,外购纳米TiO_2的光催化活性比自制的高。 在没有紫外光照射的条件下,SO_2不会发生氧化反应;而在紫外光照射的条件下,不论TiO_2是否存在SO_2都会发生光化学反应,只是反应速度有明显的差别。试验数据表明纳米TiO_2光催化氧化SO_2的反应是一级反应,反应速率方程为ln C_t/C0=-k_at。 纳米TiO_2作为光催化剂的反应中,反应速率常数随催化剂使用次数的增加而递减。到反应一定次数后,纳米TiO_2已经起不到催化剂的作用了。对光催化氧化气相SO_2反应体系中失活的纳米TiO_2催化剂在超声波作用下用水进行情洗,并在70℃下干燥24h,其光催化活性基本上能够得到恢复。 考察了影响纳米TiO_2光催化氧化SO_2反应的因素,包括光强、反应温度和SO_2的初始浓度。结果显示:(1)反应到一定时间后(大概2小时),低浓度的SO_2的光催化氧化效率都较稳定,不再随光照时间的延长而变化;但对于较高浓度的SO_2,反应到一定时间后(大概2小时),随着光照时间的延长,光催化氧化效率有下降的趋势。当SO_2的浓度较低时,光辐照强度对光催化氧化效率的影响不显著;而对于较高浓度的SO_2,其光催化氧化效率随着光辐照强度的增强而呈现出上升的趋势。(2)在0~120℃的反应温度范围内,光催化氧化效率随着温度的升高而升高,而在120~200℃范围内温度对光催化反应效率的影响并不显著。(3)SO_2的初始浓度小于1090mg/m~3时,光催化氧化效率随SO_2初始浓度的增加而升高,而SO_2的初始浓度在1090~2400mg/~m范围内时,SO_2初始浓度对光催化反应效率的影响并不显著。


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