一、技术原理
光催化反应基础
UV 光催化氧化技术主要基于光催化剂在紫外线（UV）照射下产生的强氧化作用。光催化剂（通常是二氧化钛 TiO₂）是一种半导体材料，其电子结构特点使其在吸收特定波长的紫外线后，价带中的电子会被激发跃迁到导带，从而在价带中产生空穴（h⁺）。
这个过程可以用以下式子简单表示：，其中代表紫外线光子能量。
氧化还原反应过程
。这些自由基可以攻击有机污染物分子中的化学键，如碳 - 碳键、碳 - 氢键等，使有机分子逐步降解，最终转化为无害的无机物。
产生的空穴具有很强的氧化性，能够与吸附在光催化剂表面的水（H₂O）反应生成羟基自由基（・OH），反应式为：。同时，导带中的电子具有还原性，可以与空气中的氧气（O₂）反应生成超氧阴离子自由基（），反应式为：。
这些自由基（・OH 和）具有极高的氧化活性，能够与废气中的有机污染物发生氧化反应。例如，对于常见的挥发性有机化合物（VOCs）如苯（C₆H₆），羟基自由基可以与之反应，将其逐步氧化分解为二氧化碳（CO₂）和水（H₂O），反应过程较为复杂，大致如下：
二、市场用途
工业废气处理领域
化工行业：在化工生产过程中，会产生大量含有有机化合物的废气，如石油化工企业的炼油装置、化工合成车间等。UV 光催化氧化技术可以有效处理这些废气中的苯系物、酮类、醛类等 VOCs，减少对环境的污染和对人体健康的危害。例如，在一个生产涂料的化工车间，该技术可以处理涂料生产过程中挥发出来的有机溶剂废气。
电子工业：电子制造过程中，如电路板清洗、芯片制造等环节会产生含有有机溶剂、氟化物等有害废气。UV 光催化氧化设备可以对这些废气进行处理，确保车间内空气质量符合环保标准，同时减少废气排放对周边环境的影响。
印刷行业：印刷车间在印刷过程中会产生油墨挥发的有机废气，其中包含苯、甲苯、二甲苯等有害物质。通过使用 UV 光催化氧化废气处理系统，可以高效地去除这些废气中的污染物，改善车间工作环境，满足环保法规对印刷行业废气排放的严格要求。
市政环保工程
污水处理厂：污水处理过程中会产生一些带有恶臭气味的废气，主要成分包括硫化氢（H₂S）、氨（NH₃）等。UV 光催化氧化技术可以有效地氧化这些恶臭物质，将其转化为无味的化合物，减少污水处理厂周边的异味，提高周边居民的生活质量。
垃圾处理厂：垃圾填埋场和垃圾焚烧厂会释放出大量的有害气体和恶臭气体。该技术可以处理垃圾分解和燃烧过程中产生的多种有机污染物和异味气体，降低对大气环境的污染和对周围环境的负面影响。
三、工艺方案
预处理阶段
过滤：废气在进入光催化氧化反应设备之前，首先要经过过滤装置。这是为了去除废气中的颗粒物，如灰尘、漆雾等。因为颗粒物会吸附在光催化剂表面，影响紫外线的照射和自由基的产生，从而降低处理效率。通常采用初效过滤器和中效过滤器组合的方式，初效过滤器可以拦截较大颗粒的杂质，中效过滤器进一步过滤较小的颗粒。
调温调湿：有些废气的温度和湿度可能会对光催化氧化反应产生不利影响。例如，过高的湿度可能会导致光催化剂表面被水膜覆盖，减少污染物与催化剂的接触。因此，对于温度过高或湿度过大的废气，需要进行温度和湿度的调节。可以采用风冷或水冷的方式调节温度，通过除湿器等设备调节湿度。
光催化氧化反应阶段
反应设备选型：反应设备的核心是 UV 光催化氧化反应器。根据处理废气的风量、污染物浓度等因素选择合适的反应器类型。常见的有平板式反应器和蜂窝式反应器。平板式反应器结构简单，光催化剂涂层通常涂覆在平板上，适用于处理风量较小、污染物浓度较低的废气；蜂窝式反应器具有较大的比表面积，光催化剂涂覆在蜂窝状的载体上，能够提供更多的反应位点，适用于处理大风量、高浓度的废气。
UV 灯选型与布置：UV 灯是提供紫外线光源的关键部件。根据废气处理的要求，选择合适波长和功率的 UV 灯。一般来说，光催化氧化反应主要利用波长在 185 - 375nm 之间的紫外线。UV 灯在反应器内的布置要确保紫外线能够均匀地照射到光催化剂表面，以保证反应的充分进行。可以采用多灯排列的方式，并且通过反射罩等装置来提高紫外线的利用率。
后处理阶段
尾气检测与达标排放：经过光催化氧化处理后的废气，需要进行尾气检测，以确保废气中的污染物浓度符合国家和地方的排放标准。检测项目包括 VOCs 浓度、恶臭物质浓度等。如果检测结果不达标，可以采取进一步的处理措施，如增加光催化氧化反应时间、调整工艺参数等。
能量回收与利用（可选）：在一些情况下，废气中含有一定的热量，可以通过热交换器等设备对这部分热量进行回收利用。例如，在一些工业生产过程中，废气温度较高，经过处理后的废气可以通过热交换器将热量传递给需要加热的介质，如预热进入生产工艺的空气或水，从而实现能源的回收和节约。
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