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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
2、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(TiO2)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
3、(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
4、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
5、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
6、。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
7、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年人活动 中心酒吧和娱乐场所宠物店工厂参考资料 2.比较光催化氧化作用与其他室内空气消毒技术用光照与催化剂发生作用形成氧化作用。据了解，这种作用在消灭霉菌、细菌、其他真菌、灰尘微粒和许多气味方面很有效
8、。这项技术与各种化合物中的臭氧/UV 光同时发生作用。当这种光催化作用与室内空气中的自然湿气结合的时候，它将产生能有效消灭细菌、真菌和 VOC 的羟基和超氧化离子。这也是一种针对治理源头的前摄性方法。高效微空气过滤器静电臭氧UV离子发生器光催化作用霉菌差良好良好良好差极好细菌差良好良好良好差极好灰尘微粒差差差良好差极好气体差差良好良好差极好气味差良好良好差良好极好烟良好良好良好差极好良好VOCs差差良好良好差极好宠物毛屑良好良好良好良好良好极好了解其他空气净化技术2.1 过滤器最广泛使用的过滤器是灰尘过滤器，它能捕捉大部分很小的微粒而且很容易清洗。过滤器越好，它捕捉的微粒越小。高效微粒空气过滤
9、器是一种典型的高级过滤器，可以捕捉的微粒小至 0.3 微米。但是气体分子，包括氡、烟雾等是极小的，且仍然能逃过高效微粒空气过滤器。高效微空气过滤器产生过滤作用使家中或公司里的空气更加清洁、更加有益健康。HEPA 是高效微粒捕捉的缩写。HEPA 技术空气过滤器声称它可以有效地消灭所有通过空气过滤器的花粉、霉菌孢子、动物毛发和毛屑、灰尘微粒、细菌、烟雾粒子和灰尘。此作业阶段为穿越! 如果空气没有机会通过这个设备，那么它无法进行清洁。高效微粒空气过滤器的组成部分主要是如纸张般的优质过滤材料褶状物。此材料以褶状或 Z 字型方式装载，这样的话空气可以从非常大的表面穿过风扇。随着时间的流逝(通常为三至五年
10、)，过滤器将堵塞，空气将无法再穿过过滤器。你可以通过观察减少的空气流量或降低的过滤器效率来了解这种情况。这些设备具有的活性碳有很多种类。在任何形式中，碳吸收了高效微粒空气过滤器没有捕捉的气体。这些化学物质可能是有害气体或者是形成气味的物质。另一种具备负电荷表面的过滤系统用来吸住微粒。与大多数 HEPA 系统相比，该系统在捕捉较小的微米微粒及清除空气中的烟雾方面更加有效。少量的臭氧将会产生，可以消灭大多数接触到过滤器的霉菌、细菌和其他菌类。过滤的问题是它只是捕捉了物质、细菌和病毒而无法消灭它们。当过滤器没有严格进行清洗的时候，捕捉到的物质将回到空气流中并成为一种污染源。第二清洗过滤器的人员直接暴
11、露在有害的污染物质中。2.2 离子发生器负离子可以通过模仿自然界使用的任何方式产生- 紫外线 (电灯), 放射性源等。事实上，浴室的淋浴器能产生大量的负离子! 但是在大多数情况下，它不是太危险就是太贵或不切实际。出于这个原因，大多数生产商使用这种类似闪电的被称为光环放电的方式。在一根或多根针上施加高压 (但是为安全起见，在非常有限的电中进)。电是单个电子。而这些内部电产生的电子把针向一个点推动。它们越靠近这个点，它们之间的作用越靠近。通常电子是互相抵制的，这样的话它们将达到顶端，压力变得非常大，同时它们向最近的空气分子靠近并把它转变为离子。通过调节电压水平、针的形状以及使用的各种物质，这个过程
12、可以非常有效地进行。负离子再次互相抵制，这样它们象微风一样从针中推离，并在离子发生器前形成密集的云雾，分散到室内的各个方向。离开离子发生器的离子是很小的、高速的。据了解，它们对健康是最有益的。如果它们与离子发生器附近的烟雾或污染物的离子碰撞，它们将传递静电荷。然后，这个微粒牢牢地附着在最近的 接地表面上。 (可能是墙或离子发生器放置的架子- 因此请确保它是可以清洗的!) 进入房间后，离子通常开始放慢速度。当它们漂浮的时候，污染物质如灰尘、花粉、烟雾甚至是气化物质如喷气燃料和汽车排放的气体将附着在离子周围。这具有使离子增大的作用。 产生了这样的观点：它太重了而无法在空气中被承载，因此它会落到地上
13、。离子发生器清除所有空气中的细小微粒的能力使它对健康非常有益。 一个需要引起注意的重要观点: 设计不好的离子发生器会产生臭氧和以及随之产生的氧化氮。这些有毒物质会引起呼吸困难和眼睛的刺痛。2.3 臭氧发生器像空气清洁器一样进行销售的臭氧发生器的目的是产生气体臭氧。通常臭氧发生器的供应商做大量宣传并分发一些材料，引导公众相信这些设备是安全的同时在控制室内空气污染方面是有效的。一些生产商或供应商声称臭氧将通过化学作用使几乎所有的化学污染物质无害，这种化学作用的副产品不过是二氧化碳、氧气和水。这是令人误解的。以下是美国环境保护机构(EPA)提供的一些研究资料: 首先，一项科学研究表明，对于许多通常在室内环境中可以发现的化学物 质，它们与臭氧发生作用的过程需要数月或数年 (Boeniger, 1995)。在实践上来说，臭氧根本不会与这些化学物质发生作用。而与一些供应商的说法相反，臭氧发生器在消灭一氧化碳(Salls, 1927; Shaughnessy et al., 1994)或
