揚州UV光解除臭系統 VOCs光氧催化設備
1.利用臭氧的強氧化性
雙波段紫外線的光譜圖如下:
其中185nm波長紫外線,也叫真空紫外線,原理如下:
其中的O3就是常說的臭氧,它有*的氧化性,目前廢氣處理用的光解紫外線燈主要是利于185nm紫外線持續和O2結合產生的臭氧來分解有機廢氣。
例如H2S的處理,硫化氫是強還原劑,O3是強氧化劑,它們的反應是:
但為什么經常很多客戶反饋剛開始效果后越往后效果越差呢?
其實這個根本原因主要是來源于185nm紫外線的透過率和玻璃晶格變化和雜質影響導至的衰減有直接關系!
先來看一個圖:
這個是常規254nm波長紫外線的衰減曲線圖,254nm紫外線和185nm紫外線是在汞原子被激發后同時放射的,常規無臭氧只有254NM波長的紫外線燈是在石英玻璃里面加了TI(鈦),把185nm紫外線過濾掉了。而雙波段有臭氧紫外線燈則直接使用常說的沒加TI的透明石英管。
254nm和185nm紫外線雖然在汞原子被激發后放射的比例不會改變,但185紫外線從石英玻璃管壁透出的比例和衰減程度受選用的石英玻璃材質區別和針對石英玻璃的處理方式影響就差別非常大了。因為波長越短的185nm紫外線對選用的石英材質要求越高。
面前市面上通常說的光解紫外線燈即臭氧燈,選用的石英玻璃一般是羥基含量小于15PPM,雜質含量小于50MMP,純度在99.9%的石英玻璃,這種材料用于一般的制作紫外線殺菌用途的紫外線燈是可以的,因為254nm波長的紫外線透過相對來說要求沒那么高,但185nm真空紫外線的透過對材料要求就比較高,真正的高臭氧紫外線燈羥基含量小于5PPM(實際上接近于0),雜質含量小于20MMP,純度在99.999%的石英玻璃,這種材質的石英玻璃制作的紫外線燈比常規市面紫外線燈臭氧產出率高30%左右。這個還不是關鍵,嘴主要是這種真正的高臭氧石英玻璃它在10000小時壽命期內185nm紫外線的衰減嘴大只有20%,而常規有臭氧紫外線燈在點燈三四千小時185nm紫外線輸出衰減受玻璃材質影響就近50%了!這才是越往后效果越不好的主要原因。
當然,高純度高臭氧紫外線燈用石英玻璃比普通石英玻璃貴了一倍,并且要定制,由于市場混亂用戶不太清楚這個也是大部分廠家用不好的主要原因。
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2.利用185nm波長的高能量紫外線來打斷分子鍵
185nm波長紫外線的光子能量高達647 KJ/mol,大多數化學物質的分子結合能比185nm波長的的能量低,因此污染物質分子鍵經過185高能紫外線光能的裂解能被打斷,而大多數有機廢氣是C,H,O結構的,且化學鍵小于185NM紫外線能量,所以能把這些有機廢氣在有O2的情況下分解成CO2和H02。
但是值得注意的是,185nm波長紫外線是真空紫外線,一從燈管里出來就和O2結合產生了O3,所以他的“射程”極短,基本是在燈管表面或附近有少量強度,所以能通過185NM波長紫外線打斷分鍵來處理的有機廢氣基本是能和燈管表面接觸或燈管近距離的一部分。
例:苯分子光解機理:
苯的分子結構和分子鍵結合能:
苯是由氫原子(1s1) 和碳原子(1s22s22px12py1)構成的
苯(benzene, C6H6)有機化合物,是組成結構嘴簡單的芳香烴,在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體,并具有強烈的芳香氣味。苯可燃,有毒,為IARC低一類致癌物。苯難溶于水,易溶于有機溶劑,本身也可作為有機溶劑。苯具有的環系叫苯環,是嘴簡單的芳環。苯分子去掉一個氫以后的結構叫苯基,用Ph表示。因此苯也可表示為PhH。
苯與苯基
CAS號 71-43-2 沸點 353.25 K(80.1 ℃)
RTECS號 CY1400000
C=C、C-C、C-H鍵鍵能分別為611kJ/mol、332kJ/mol、414kJ/mol
SMILESC1=CC=CC=C1 在水中的溶解度 0.18 g/100 ml 水
化學式 C6H6 結構平面六邊形
密度 0.8786g/mL 閃點 -10.11℃(閉杯)
熔點 278.65 K(5.5 ℃) 自燃溫度 562.22℃
摩爾質量 78.11 gmol-1
標準摩爾熵So 298173.26 J/mol·K
標準摩爾熱容 Cpo135.69 J/mol·K (298.15 K)
根據苯物質結構特性,我們不難理解,當UV光子能量大于611kJ/mol時(取嘴大鍵能值),苯環將被斷開,形成離子狀態的C- C+ C-C+ C- C+及H- H+ H- H+ H- H+ ,在分子鍵被打斷后分別與臭氧發生氧化反應。苯分子(C6H6)嘴終裂解氧化生成為CO2及H2O。
3.利用254nm波長的紫外線的光催化作用來分解有機廢氣
光催化原理是日本人發明的,這個目前在家用空氣凈化機上目前也被廣泛應用,
由于這些特點,他的一次生分解效率較低,所以比較適用空氣不斷循環的室內環境,可以往返不斷分解不斷稀釋起到空氣凈化的作用,在工業廢氣處理中往往氣體是一次性通過,就算多加幾層光催化網幾次紫外線燈,能起輔助作用,不能*靠它來有效有分有機廢氣。
同時,光催化對涂有TIO2(*)的原料納米等級也是有特別要求,對于他的附著處理嘴好是配金屬網燒結形式固定,不是隨便噴涂上去就可以,要不然會很快失效(針對光催化的應用豪澋環保另用專門文章講解)。