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    ,VOC废气净化器的工艺;UV光解净化设备原理介绍。

    帖子创建时间:  2016年01月11日 09:18 评论:3 浏览: 1921 投稿

    UV光解净化原理

    大自然具有十分强大的自我修复功能,例如排放在大气中的废气物质,经过一段时间废气物质会慢慢被分解掉,其中最主要的过程是发生了光化学反应。废气物质通过吸收光子或其他粒子的能量,使得化学键断裂,形成游离态的原子,再经过一系列的氧化还原等反应,最终生成H2O和CO2等简单物质。

    经过长期研究发现,当化学物质通过吸收能量(如热能、光子能量等),可以使自身的化学性质变得更加活跃甚至被裂解。当吸收的能量大于化学键键能,即可使得化学键断裂,形成游离的带有能量的原子或基团。我们通过提供UV-D波段内的真空紫外线(波长范围170-184.9nm),促使有机废气物质通过吸收该波段的光子,而该波段的光子能量大于绝大多数的化学键键能,使得有机物质得以裂解;再通过裂解产生的臭氧将其氧化成简单、无害、稳定的物质,如H2O和CO2等。

    由于与有机废气的燃烧本质一样,都是通过分子吸收能量(燃烧吸收的热能,光解吸收的是光子能量)被裂解后氧化生成简单物质,而光解的反应温度为常温,故我们也习惯称其为“冷燃烧”。

    通过采用UV-D波段内的真空紫外线(波长范围170-184.9nm),破坏有机废气分子的化学键,使之裂解形成游离状态的原子或基团(C*、H*、O*等);同时通过裂解混合空气中的氧气,使之形成游离的氧原子并结合生成臭氧【UV+O2→O-+O(活性氧)  O+O2→O3(臭氧)】。具有强氧化性的臭氧(O3)与有机废气分子被裂解生成的原子发生氧化反应,形成H2O和CO2。整个反应过程不超过0.1秒,净化效果与废气分子的键能、废气浓度以及含氧量有关。整个净化过程无需添加任何化学助剂或者特殊限制条件。

    例:苯分子光解氧化机理:

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    1 苯分子UV光解氧化反应机理

    UV光解原理简述:在波长范围170nm-184.9nm(704 kj/mol - 647 kj/mol)高能紫外线的作用下,一方面空气中的氧气被裂解,然后组合产生臭氧(见反应①、②);另一方面将恶臭气体的化学键断裂,使之形成游离态的原子或基团(见反应③);同时产生的臭氧参与到反应过程中,使恶臭气体最终被裂解、氧化生成简单的稳定的化合物,如SO2、H2O等(见反应④)。20131229_151821





    由上述分子式可见,高能紫外线光能将高分子量的恶臭化学物质,裂解为独立的、呈游离状态的污染物原子,再通过分解空气中的氧气,产生性质活跃的正负氧离子,继而生成臭氧,同时将裂解为独立的、呈游离状态的污染物原子通过臭氧的氧化反应,重新聚合成低分子的化合物如:水,二氧化碳等。

    该原理的理论基础是高能紫外线灯管发射的高能紫外线产生的光子所具有的能量必须大于恶臭气体分子的分子键结合能,才能将恶臭气体分子裂解,并与同时裂解产生的臭氧进行氧化反应,重新生成无污染的H2O和CO2

    例如喷漆废气中所含污染物主要成分为苯、甲苯、二甲苯,其分子式如下:

     

    3苯、甲苯、二甲苯(以邻二甲苯为例)分子结构式

    由图可知,苯、甲苯、二甲苯分子中所含化学键包括C-C键、C=C键和C-H键,下表列出了有机物中常见化学键及其键能参数:

    表1 部分化学分子键的结合能

    结 合

    结合能(KJ/mol)

    结 合

    结合能(KJ/mol)

    H-H

    436

    C-H

    413

    C-C

    332

    C-F

    485

    C=C

    611

    C-N

    305

    C≡C

    837

    C≡N

    891

    S-H

    339

    C-O

    326

    S-S

    268

    C=O(CO2

    728(803)

    O=O

    498

    O-H

    464

    表中包含了苯、甲苯、二甲苯等的几乎所有化学键键长、键能参数,而这些键能绝大部分低于UV高效光解设备的UV光子最高能量(704kJ/mol)

    。所以理论上以上几种化合物都是能被裂解的。

    废气分子只被裂解成原子、自由基是不够的,还需要通过臭氧将其氧化成稳定的小分子,如CO2、H2O等,从而达到废气净化的目的。故需要有充分的氧气被高能UV光照射生成臭氧。

    在满足有机废气分子键能低于UV光子能量以及含氧量充足的条件下,根据风量情况配置合适的UV光解设备,可以保证达到《大气污染物排放限值》(DB44/27-2001)中的第二时段排放标准。

     

    东莞市科鸿环境工程有限公司
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