一、光氧催化废气处理环保设备原理
1、关于紫外线
紫外线是电磁波谱中波长从100nm(纳米)到400nm辐射的总称,其中波长100nm到200nm的为真空紫外线(UV-D),波长200nm到280nm为短波紫外线(UV-C),波长280nm到315nm的为中波紫外线(UV-B),波长315nm到400nm的为长波紫外线(UV-A)。紫外线的波长与能量成反比。波长越长,穿透皮肤或空气能力越强。波长越短,能量越强,越容易导致皮肤病变。UV-D无法在空气中有效传播,而波长较短的UV-C则几乎被臭氧层吸收,故自然界太阳光中的紫外线,主要以UV-A和UV-B为主,其中UV-A约占98.1%,UV-B占1.1%。多说几句,UV-A可穿透皮肤表皮到达***,并对皮肤的表皮黑色素发生作用,从而引起皮肤黑色素沉着,使皮肤变黑。而UV-B几乎无法穿透皮肤表皮,少量照射皮肤会促进血液循环,生成维生素D3,有保健作用,发射UV-B波段的紫外线灯也俗称保健灯,但当能量较高的UV-B长时间作用于皮肤时,可发生光照性皮炎,皮肤上出现红斑、痒、水疱、水肿等,而紫外线过量照射,还可引起皮肤癌。每天适量晒晒太阳,能补充钙质,对人体是有益处的,一般一天晒15分钟就足够了,如果被紫外线过多辐射的话,就会损害人体的皮肤。除了晒黑晒伤皮肤,紫外线还会加速皮肤老化。短波紫外线灯利用汞原子特性在气体放电时把汞蒸气激发放射出254nm的UV-C和185nm的UV-D波长的紫外线,UV-A和和UV-B是254nm的UV-C照射对应的荧光粉发出的紫外线,顺便提一下,短波UV-C目前被广泛用于杀菌消毒功能产品,它放射的紫外线能量较大,如果没有防护措施,极易对人体造成巨大伤害。如果裸露的肌肤被这类紫外线灯照射,轻者会出现红肿、疼痒、脱屑;重者甚至会引发癌变、皮肤肿瘤等。同时,它也是眼睛的“隐形杀手”,会引起结膜、角膜发炎,长期照射可能会导致白内障。
2、废气处理主要处理什么?
VOC(挥发性有机物)主要包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯(TDI)、二异氰甲苯酯等和挥发性恶臭气体如不饱和烃(如丁二烯、苯乙烯)、氮化物(如氨、甲基胺、粪臭素)、硫化物(如硫化氢、硫化甲基)、氯烃(如氯仿)、含氧烃(如丙酮)、植物精油(如樟脑油)等化合物。
恶臭污染物质大多是气相污染物,主要由碳、氢、氧、氮、硫、卤素等元素构成。就化学结构而言,臭味物质分子多因具剩余电子,而有刺激人类嗅觉的特性。
废气处理技术目前分为物理、化学、生物等三大类,一般可用单一技术或两种以上技术组合来完成单一臭气处理工作。常用的物理法是活性碳吸附或酸碱水洗喷淋,化学法是化学洗涤、焚化,生物法则包括生物洗涤、植物液喷洒、生物滴滤、生物滤床等,而在物理法除臭技术上,又研发出了等离子体法除臭。
而采用254nm波长+185nm波长双波段高效紫外线灯来处理废气在近两年由国外传至国内,目前在国内也得到广泛应用。本质一是应用了紫外线灯UVD185纳米波段和O2结合产生的O3臭氧来氧化还原反应废气,二是利用185纳米短波紫外线的高能量来裂解有机废气,三是利用254纳米紫外线照射涂有TIO2的媒介产生-OH来氧化有机废气。
3、常见的废气污染物化学性质及其物质光解氧化转换表
序号 | 名 | 分 | 分 | 气味特征 | 主要化学键 | 对应化学键键能KJ/mol | 光化学反应***终产物 |
1 | 氨 | NH3 | 17 | 强刺激气味,无色气体。 | H-N | 389 | H2O、N2 |
2 | 硫化氢 | H2S | 34 | 有臭鸡蛋气味,无色气体 | H-S | 339 | H2O 、SO42- |
3 | 三甲胺 | C3H9N | 59 | 无色气体,有鱼腥恶臭 | C-H、C-N | 414、305 | H2O 、N2、CO2 |
4 | 苯酚 | C6H5OH | 94 | 常温下为一种无色或白色晶体有特殊芳香气味 | C=C、C-H | 611、414、326 | H2O、CO2 |
5 | 苯 | C6H6 | 78 | 常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味 | C=C、C-H | 611、414 | H2O 、CO2 |
6 | 甲苯 | C7H8 | 92 | 常温下为清澈的无色液体,具有类似苯的芳香气味。 | C=C、C-H、 | 611、414、332 | H2O、CO2 |
7 | 二甲苯 | C6H4(CH3)2 | 106 | 常温下为无色液体,具有类似苯的芳香气味。 | C=C、C-H、 | 611、414、332 | H2O、CO2 |
8 | 苯乙烯 | C8H8 | 104 | 无色、有特殊香气的油状液体 | C=C、C-C、 | 611、332、414 | H2O、CO2 |
9 | 乙酸乙酯 | C4H8O2 | 88 | 无色透明有芳香气味的液 | C-H、C-O、 | 414、326、 | H2O、CO2 |
10 | 甲硫醚 | C2H6S | 62 | 有难闻的气味 | C-C、C-H、 | 332、414、272 | H2O、CO2、SO42- |
11 | 甲硫醇 | CH4S | 48 | 无色气体,有不愉快的气味 | C-S、C-H、H-S | 272、414、339 | H2O、CO2、SO42- |
12 | 二甲二硫 | C2H6S2 | 94 | 淡黄色透明液体,有恶臭 | S-S、H-S、S-C、C-H | 268、339、268、414 | H2O、CO2、SO42- |
13 | 乙醛 | C2H4O | 44 | 无色易流动液体,有刺激性气味 | C=C、C-O、 | 611、326、414 | H2O、CO2 |
14 | 甲醇 | CH3OH | 32 | 无色有酒精气味易挥发的液体,有毒 | C-H、C-O、 | 414、326、464 | H2O、CO2 |
15 | 丙烯醛 | C3H4O | 56 | 无色或淡黄色液体,有恶臭 | C=C、C-O、 | 611、326、414 | H2O、CO2 |
16 | 苯胺 | C6H5NH2 | 93 | 无色油状液体,有特殊气味 | C=C、C-H、N-H、C-C | 611、414、 | H2O、CO2、N2 |
其中所说的光化学反应,一是打断分子键裂解分子结构,二是同时氧化还原反应,两种作用其实是同时进行的。
4、uv光氧处理设备相关注意事项:
光氧催化废气处理设备前期要经过预处理,比如喷淋、干式过滤等方法,要保证进气无固定污染物,否则灯管表面附着物过多短波紫外线很难透过,然后让主要有机无机废气成份经过双波段紫外线灯的光解反应区,然后让气体再经过254纳米波长单波段光催化辅助反应区,在这个反应区一是光催化分解,另外更重要的一点是254nm波长紫外线会大量分解掉反应完过量的O3臭氧,因为排放到大气中的O3也是一种污染原,使O3还原成氧气,O3还原成氧气的过程会有大量活气O原子,在光催化的作用上会进一步配合分解反应。同时,如果在末端再加上一至两层臭氧催化网分解掉残余的少量臭氧,这样排放出来的空气则洁净如新。