光催化消除农用沼气中H2S的研究

近二十年来，环境光催化在净化空气和水中的有机污染物方面获得了广泛的应用，成为多相光催化的一个重要应用方面。 本文进行了沼气中H2S的光催化消除的研究。在室温条件下，仅用紫外光对沼气中的H2S气体进行光降解时，不能使H2S转化。有TiO2存在但无氧参与时，H2S通过光催化分解反应的去除率仅有5％。当既有TiO2催化剂又有氧参与时，H2S才发生显著的光催化氧化反应（O2与H2S的分子比为250：1），去除率达到97％。表明氧的存在对于H2S的光催化降解是不可缺少的。同时研究了反应气体流速对H2S光催化氧化反应的影响，H2S的去除率与流速成反比。 TiO2在反应过程中，由于S0的生成逐渐失活，失活后通过再生可恢复到初活性的约80％。Pt／TiO2催化剂的初活性比单一的TiO2催化剂的初活性高，这是因为担载的贵金属抑制了电子与空穴的复合，但其再生性能比TiO2差，再生后活性只能恢复到初活性的约60％，且反应活性迅速降低，这可能由于在再生后的Pt／TiO2表面上，H2S通过不完全氧化生成S0的反应增强所致。 根据农村户用沼气的实地考察，进行了H2S消除的放大性实验。在原有实验的基础上，增大反应器的体积，增加光源的强度，增大催化剂的担载量，对H2S进行光催化氧化消除。实验结果表明，用光催化方法对户用沼气中H2S气体的消除是不实际的。主要原因是沼气中不含氧，使用时气体流速大，压差小，而用光催化氧化方法消除H2S需要有相当量的氧参与，在压差很小的情况下，一次空气的加入存在技术困难；在高气体流速条件下，光催化效率低，若用光催化方法消除H2S，反应设备庞大，耗电量高，价格昂贵，农民难以负担。 尽管光催化方法用以消除农村户用沼气中H2S是不实际的，但该法用于微环境空气中低浓度的H2S气体的脱除还是完全可行的。