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为解决含硫挥发性有机物(S-VOC)中 DMDS 的污染问题,研究人员开展 TiO?光催化、DBD 等离子体及二者联用去除 DMDS 的研究。发现光催化单独使用催化剂易失活,联用体系效率更高,该研究为 DMDS 治理提供新路径。
在工业活动日益频繁的当下,含硫挥发性有机物(S-VOCs)如二甲基二硫(DMDS)的污染问题愈发凸显。这类物质不仅气味刺鼻,低浓度即可造成嗅觉困扰,还具有急性毒性,威胁人类和动物健康,其在大气中分解形成的二氧化硫更会进一步转化为硫酸,成为酸雨的 “推手”。目前,传统的生物过滤、活性炭吸附等处理方法或稳定性不足,或能耗高、化学消耗大,亟需更高效环保的治理技术。在此背景下,来自 Imam Mohammad Ibn Saud Islamic University 的研究人员开展了相关研究,其成果发表在《Catalysis Today》,为 DMDS 的去除提供了新的思路和方法。
研究人员主要采用了光催化、介质阻挡放电(DBD)等离子体及二者联用的技术方法。实验在实验室规模的圆柱形反应器中进行,可实现光催化、DBD 等离子体单独及联合处理过程。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X 射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行分析,并考察了 DMDS 初始浓度、等离子体能量等因素对去除效率的影响。
不同处理方式下 DMDS 的去除效果及催化剂失活研究
研究发现,单独光催化处理时,催化剂会快速失活。当 DMDS 初始浓度分别为 22、45 和 60mg?m?3 时,去除效率迅速下降并稳定在 19.68%、22% 和 10% 左右。FT-IR 和 XPS 分析表明,失活催化剂表面存在磺酸盐、硫酸盐和磺酸基团等部分氧化产物,这些物质的积累是导致催化剂失活的主要原因。而单独 DBD 等离子体处理时,DMDS 的降解效果受初始浓度和等离子体能量影响显著,当等离子体能量为 41J?L?1 时,DMDS 降解率可达 89.60%。
催化剂再生实验
为解决催化剂失活问题,研究人员对多种再生方法进行了考察,包括 UVA、UVC、DBD 等离子体及 DBD+UVA。结果表明,DBD 与 UVA 联用是一种高效的再生方法,可使催化剂性能完全恢复。在再生过程中,臭氧的分解和利用起到了关键作用,该方法还展现出额外的活化效果,最高降解速率达 6.88mg?h?1。
等离子体 - 光催化联用体系降解 DMDS
在等离子体 - 光催化联用体系中,当 DMDS 初始浓度为 22mg?m?3 时,去除效率可稳定在 100%;浓度为 45mg?m?3 时,去除效率稳定在 70%,展现出良好的处理性能。
结论与意义
本研究系统考察了光催化、DBD 等离子体及二者联用对 DMDS 的去除效果,揭示了单独光催化处理时催化剂因表面硫物种积累而失活的机制,证实了 DBD+UVA 联用在催化剂再生中的高效性,以及等离子体 - 光催化联用体系在 DMDS 去除中的优势。该研究为解决 S-VOCs 污染问题提供了新的技术路径,尤其是等离子体与光催化的协同作用及催化剂再生方法,为相关环保技术的开发和应用奠定了基础,有望在工业废气处理等领域发挥重要作用。