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UV光解处理VOCs技术的探讨

北极星VOCs在线  来源:铂锐催化  作者:罗孟飞  2017/9/12 15:16:52  我要投稿  
所属频道: VOCs检测  关键词:UV光解 有机废气 挥发性有机物

北极星VOCs在线讯:最近几年UV光解技术在处理挥发性有机废气(VOCs)和除臭得到了广泛的应用。然而,对于UV光解技术处理VOCs的效果却褒贬不一。虽然我不是这个领域的,但是通过学习,分享给各位我对UV光解技术的一些认识和体会,供大家讨论。

一、UV光简介

我们平时常见的白色太阳光,实际上是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光组成的。其中可见光处在波长380-780nm之间(有的说400-800nm)。紫外光是电磁波谱中波长从10~380nm辐射的总称,肉眼是看不到的。

紫外光开始于可见光的短波极限,而与X射线的长波波长相重叠。紫外光可划分为长波(UVA,315~380nm)、中波(UVB,280~315nm)、短波(UVC,200~280nm)、真空紫外(UVD,10~200nm)4个波段,相应的源分别称之为长波、中波、短波和真空紫外光源。

二、紫外光源

紫外光源是以产生紫外辐射的的非照明用光源。紫外光源具有荧光效应、生物效应、光化学效应和光电效应,适用于工业、农业、国防和医疗等领域。

紫外光源主要有紫外线高压汞灯(~365nm)、低压汞灯(~254nm和185nm)等等。低压汞灯是利用较低汞蒸汽压(<10-2Pa)被激化而发出紫外光,其发光谱线主要有两条:一条是254nm波长;另一条是185nm波长,这两条都是肉眼看不见的紫外线。

由于紫外线无法通过普通玻璃,因此必须使用石英玻璃,而且是高纯度的石英玻璃,对杂质含量要求非常高。如果在石英玻璃中含有钛元素,对200nm以下的紫外线具有截止作用,而对254nm紫外线透过基本无影响。利用这个原理,可以通过控制钛元素的添加量,可有效的控制185nm紫外线的逸出(通过)量。由于185nm的紫外线能够激发空气中的氧气生成臭氧(O3),因此通过改变石英玻璃的性能,控制臭氧产生量,以制作低臭氧(无臭氧)、臭氧、高臭氧等三种紫外灯管。

三、光子能量与化学键键能

光子能量计算公式为:E(能量)=h(普朗克常数)×H(频率),可将计算公式简化为E=1240/λ(λ为光波长,nm),光子能量可以按照这个简单公式来计算,光子波长越短其能量越高。100nm光子能量为12.4eV;200nm光子能量为6.2eV;300nm光子能量为4.1eV;400nm光子能量为3.1eV。

表2为挥发性有机物中常见的化学键的键能,同时增加了氧气(O2)的键能。从表中可以看出,C-N和C-S键的键能较低,容易断裂。氧气(O2)中的O=O的键能为5.16eV。当紫外光的光子能量大于化学键键能时,紫外光光子可以破坏化学键。由于C-N和C-S键的键能较低,因此任何波长的紫外光都可以解离C-N和C-S键。而O2中O=O键的键能为5.16eV,对应的紫外光波长为240nm,理论上波长小于240nm的紫外光,可以解离氧气分子生成氧原子。氧原子再与氧分子结合生成臭氧(O3),这也是为什么185nm紫外光能够生成臭氧,而254nm紫外光不生成臭氧的原因。

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