化石燃料燃烧等工业过程大量排放的SO₂会带来诸如酸雨、细颗粒物生成等较为严重的环境问题,SO₂的排放控制技术也随之成为较为紧迫的现实需求。本文针对较低浓度SO₂的光催化氧化过程基本规律开展研究,为深入认识常温条件下SO₂转化机理与控制方法的开发提供基础。本文首先在固定床反应器中对负载型TiO₂的光催化性能进行了实验研究,讨论了不同操作条件对SO₂转化效率的影响,分析了催化剂失活的主导因素及反应机理。结果表明紫外光强度对催化反应影响较大,氧气浓度及反应温度的升高有利于光催化氧化过程的进行,烟气中NO含量升高会促进SO₂在TiO₂的表面吸附但会抑制其光催化转化效果。水蒸气的影响相对复杂,一方面其含量提高会显著增加光催化反应活性;另一方面随着反应进行水蒸气在催化剂表面富集,导致催化剂的后期反应效果逐渐降低。定量分析结果显示,SO₂的氧化产物有近97%均被吸附在催化剂表面,也因此造成了催化剂的失活。其次,本研究建立了催化剂反应及失活动力学模型,获取了包括反应速率常数、失活速率常数及催化剂残余活性等在内的反应动力学参数。模型计算结果显示了催化剂活性、反应速率等重要变量随催化剂床层位置和反应时间的变化,对实验结果形成了补充。依据得到的动力学参数进一步探讨了氧气、水蒸气及温度在光催化反应中所起到的作用。结果表明,光照催化剂表面以水为来源的氧化性基团的活性比以氧气为来源的氧化性基团的活性更强。氧气和反应温度的变化对催化剂残余活性没有明显影响,而水蒸气的存在显著降低了残余活性。此外还获得了SO₂光催化氧化反应的表观活化能及SO₂在TiO₂表面吸附焓变、熵变以及自由能变等热力学参数。最后,针对实验过程中出现的催化剂失活,研究对比了水洗、酸洗、碱洗和热处理四类共五种再生方法以及再生循环次数对失活催化剂再生性能的影响,以XPS、BET和UV-Vis DRS等分析方法对再生原理进行了讨论。实验发现Na₂CO₃清洗具有最优的再生效果,沉积Na₂CO₃能够与TiO₂发生相互作用,大大促进光催化反应效率。热再生能够较为稳定的恢复催化剂的光催化性能且不会造成负载型催化剂的剥落,原本引起催化剂失活的硫酸根等产物经热处理后能够在一定程度上促进催化氧化反应的发生。