在有機揮發性廢氣處理上，光催化氧化法能耗小，效益高，且不會產生二次污染，是一種處理有機揮發性廢氣的較為優異的方法。

1 有機揮發性廢氣處理及其特征

有機揮發性廢氣處理是針對工業生產中產生的有機揮發性氣體進行的過濾、吸附、凈化等處理，使其轉變為無毒、無害無機小分子的過程。目前，在化工工業上，有機揮發性廢氣主要有甲醛、苯系物、甲醛丁醛、乙酸乙酯、糠醛、苯乙烯、油霧、漆霧、天那水、丙烯酸、樹脂等。有機揮發性廢氣通常具有有毒有害、易燃易爆、易溶于有機溶劑、難溶于水、處理難度較大等特征。

2 光催化氧化法

光催化氧化法是一種新型處理有機揮發性廢氣的方法，該方法主要通過 UV 紫外光對光催化劑進行照射，使之產生高能電荷-電子空穴對，并在空氣中的水、氧等物質的參與下，使附著于催化劑表面的有機揮發性氣體轉變為二氧化碳、水以及其他無機小分子物質的過程。具體反應過程如下（以 TiO₂ 為例）

1 ：

Hv+ TiO₂ →h + +e ^-       O _2ads +T i ³⁺ →O _2ads - +T i ⁴⁺

OH ^- +h ⁺ →OH           O _2ads →2O _ads

T i ⁴⁺ +e ^- →T i ³⁺         O _2ads +T i ³⁺ →O _ads - +T i ⁴⁺

在紫外光的作用下，TiO₂ 能夠將烷類、烯類、醇類、酮類、醛類、鹵代烯烴、芳香烴以及惡臭物質等有機氣相物質氧化，其光利用率高，反應速度快。研究發現對于三氯乙烯，TiO₂的氣相光催化氧化量子效率約為其液相光催化氧化量子效率的50-80 倍。

3 有機揮發性廢氣處理中光催化氧化法的應用

3.1 有機揮發性廢氣的凈化

有機揮發性廢氣中存在的酸性氣體不但影響光催化氧化效率，同時還會影響設備的使用壽命，為此必須對有機揮發性廢氣進行預處理，將酸性氣體除掉后在輸入到凈化設備中。由于酸性氣體多易溶于水，為此預處理工藝以水洗裝置進行。其具體工藝為：

廢氣收集→水洗裝置→光解-催化有機廢氣凈化設備→達標排放。

3.2 有機揮發性廢氣的光催化氧化

在光解催化凈化設備中對有機揮發性廢氣主要進行光解與催化氧化。光解主要是通過高能 UV 紫外線對空氣中的氧氣產生分解作用，促進氧分子分解成為游離態的氧，由于游離態氧上的正負電子處于不平衡狀態，因此游離態氧極易與氧分子結合生成臭氧（O₃），其過程為：

O ₂ +UV→O（游離態）+O -      O₂ +O（游離態）→O₃

而臭氧的強氧化作用能夠促進有機揮發性廢氣的分解。在 UV高效設備內安裝著紫外線放電管，紫外線放電管產生的光子能量可以高達 647KJ/mol、742KJ/mol，如此高的光子能能夠迅速裂解小于該能量的有機揮發性廢氣的分子鍵，使其轉變為無機小分子物質。常見分子鍵結合能量如表 1。

表 1 常見分子鍵結合能量表

分子鍵   結合能（KJ/mol）   分子鍵   結合能（KJ/mol）

H-C          348             C-O        326

H-H          436             C=C        611

C-H          414             C=O        728