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1、环境污染原理环境污染原理光催化氧化法处理光催化氧化法处理H2S技术技术Contents 1. 导言导言 2. 光催化氧化光催化氧化H2O3.3.总结总结导言导言对环境及人体健康危害极大；对环境及人体健康危害极大；大量伴生于石油和天然气的加工过程；大量伴生于石油和天然气的加工过程；采用采用ClauseClause工艺使硫化氢转变为硫单质；工艺使硫化氢转变为硫单质；19711971年年FujishimaFujishima和和HondaHonda首次采用首次采用TiOTiO2 2光催化光催化剂分解剂分解H H2 2O O；分解分解H H2 2S S可以同时得到能源气体可以同时得到能源气体H H2 2
2、和化工原料硫和化工原料硫磺。磺。光催化氧化光催化氧化H2S工业工业 1 气气- -液液- -固三相反应体系固三相反应体系 2 气气- -固相反应体系固相反应体系气气- -液液- -固三相反应体系固三相反应体系 气气-液液-固三相反应体系是由固三相反应体系是由Gratzel课题组在课题组在1982年通过在碱性年通过在碱性S化物溶液中化物溶液中CdS光催化剂分解光催化剂分解H2S实验首次运用。实验首次运用。 溶剂和溶质溶剂和溶质硫代硫酸盐环硫代硫酸盐环复合半导体复合半导体催化剂载体催化剂载体助剂助剂贵金属贵金属气气- -液液- -固三相反应体系固三相反应体系气气- -液液- -固三相反应体系固三相
3、反应体系Cervera March等研究了等研究了EDTA、异丙醇、硫化物和硫化物与亚硫、异丙醇、硫化物和硫化物与亚硫酸盐混合物酸盐混合物4种溶液为稀释剂的产氢情况。实验表明，当以种溶液为稀释剂的产氢情况。实验表明，当以CdS和和Pt-CdS为催化剂时，为催化剂时，S2-和和S2-/SO32-都是很好的光生空穴捕获剂。都是很好的光生空穴捕获剂。马贵军等采用单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺作为溶液。实验发现马贵军等采用单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺作为溶液。实验发现在二乙醇胺溶液中取得的了最高的在二乙醇胺溶液中取得的了最高的H2产率；产率；S2-的主要催化产物为的主要催化产物为S62-和和S42-；制
4、约因素是；制约因素是S2-浓度。浓度。溶剂和溶质：溶剂和溶质：气气- -液液- -固三相反应体系固三相反应体系1982年，年，Borgarello等发现碱性硫化物溶液中添加等发现碱性硫化物溶液中添加SO32-，SO32-与与S反应生成反应生成S2O32-，加快了反应速率；催化剂中含有，加快了反应速率；催化剂中含有TiO2、ZnS 或者或者SrTiO2（CdS除外）可促使除外）可促使S2O32-分解释放分解释放SO32-。在在Serpone等采用等采用TiO2负载其他的催化剂，不含负载其他的催化剂，不含SO32-溶液时光能利溶液时光能利用率只有用率只有1%；而在添加；而在添加SO32-溶液，利用
5、率提高了一倍。溶液，利用率提高了一倍。硫代硫酸盐环：硫代硫酸盐环：气气- -固相反应体系固相反应体系 目前目前H2S光催化制氢研究大都集中在液相体系，光催化制氢研究大都集中在液相体系，气气-固相条件下光催化分解固相条件下光催化分解H2S制氢的研究相对较制氢的研究相对较少。少。 制约气制约气-固相反应体系固相反应体系H2S光催化分解的主要光催化分解的主要问题集中在反应产物上：问题集中在反应产物上：H2S光催化降解产物为硫酸盐；光催化降解产物为硫酸盐；反应产物中有少量反应产物中有少量SO2存在；存在；硫酸盐的累积会造成催化剂钝化，且很难恢复。硫酸盐的累积会造成催化剂钝化，且很难恢复。气气- -固相
6、反应体系固相反应体系气气- -固相反应体系固相反应体系Portela等采用等采用Ce、Cr添加入添加入MCM-41分子筛载体，制备出分子筛载体，制备出TiO2/M-MCM-41（M=Ce或或Cr）分子筛载体进行）分子筛载体进行H2S降解反应。降解反应。郭建辉等在郭建辉等在TiO2上进行了气相上进行了气相H2S光催化氧化消除的研究：氧对光催化氧化消除的研究：氧对H2S的光催化氧化消除过程是不可缺少的。的光催化氧化消除过程是不可缺少的。马贵军等利用气马贵军等利用气-固相反应初步考察了固相反应初步考察了TiO2，CdS，ZnS，ZnO和和Znln2S4等半导体光催化剂在无氧条件下分解硫化氢产氢的活性
7、。等半导体光催化剂在无氧条件下分解硫化氢产氢的活性。总结总结 随着中国经济的不断发展，石油进口逐年递增，随着中国经济的不断发展，石油进口逐年递增，而进口石油的含硫量较高，按而进口石油的含硫量较高，按0.6%2%计，每年可产计，每年可产生硫化氢气体生硫化氢气体60104200104 t。除此之外，我国酸性。除此之外，我国酸性天然气中也含有硫化氢，因此有必要合理利用硫化氢天然气中也含有硫化氢，因此有必要合理利用硫化氢资源。资源。 光催化分解硫化氢回收硫磺和氢气由于是利用廉光催化分解硫化氢回收硫磺和氢气由于是利用廉价的太阳能和缓和的反应条件，具有很高的研究价值价的太阳能和缓和的反应条件，具有很高的研究价值和应用前景。如果开发出高活性的光催化剂以及合理和应用前景。如果开发出高活性的光催化剂以及合理的光催化工艺，本方法有可能成为硫化氢分解制氢的的光催化工艺，本方法有可能成为硫化氢分解制氢的重点。重点。
