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图4.汞紫外灯发射光谱(185nm光强远逊于254nm)
有企业通过做成管式反应器测试紫外灯产生臭氧的浓度来判定紫外灯质量。这种方法可以作为参考,但同时还要考虑紫外灯的寿命、时间衰减等。
华钛主要是通过光功率计测光功率-距离衰减,作为不同厂家紫外灯质量的评价标准,见图5。
图5.A厂家和B厂家的紫外灯光功率-距离衰减曲线对比
图5.A厂家和B厂家的紫外灯光功率-距离衰减曲线对比
问题三:光管安装的最佳密度是多少?气体通过光解箱子的停留时间?流速?这些也是初学者非常关心的问题。
根据华钛的实践经验,因为紫外灯的光功率随距离衰减很快,因此建议较为密集的配置光解和光催化灯管。其中光解紫外灯间距不应该大于10厘米,光催化部分紫外灯间距不大于10厘米,灯到光触媒网的间距不大于8厘米较好。
网上很多说停留时间,华钛认为不能简单的说停留时间。因为在整个光解光催化箱体中,真正的反应区域只有两个,一个是光解部分的高光功率密度区域,一个是光催化部分的催化网界面。其中光解部分要光功率密度足够高,区域足够大,这样降解能力才足够。但由于光解主要降解机理是光激发分子到激发态导致断键,而不是主要靠臭氧,因此光解部分要根据污染物成分浓度做相应设计。实际光解区域的停留时间并不长。
光催化实际反应速度较慢,主要是靠高比表面积形成气-液界面提高反应容量,通过高催化活性形成更多的羟基自由基提高反应效率。
因此光解光催化更重要的是提高反应区域停留时间,而不是简单的增加箱体尺寸!
气体在箱体中的流速不宜过快,最好在2m/s以内。
问题四:气体从管道到光解箱,应该安装气体分布装置吧?这样才能在光解箱匀速通过。
均流板是肯定需要的!华钛也做了专门的空气动力学模拟,不同的气动设计对设备的反应效率影响很大!见图6。
图6.全设备空气动力学模拟
问题五:光催化剂载体为泡沫陶瓷时性能最好,而镍蜂窝载体负载的TiO2催化剂几乎没有光催化效果。为何市场上很多用的是镍蜂窝载体负载的TiO2催化剂?既然证明是没有效果的,为何一直使用着,难道是增加一个理念而已?
考虑到比表面积、风阻和耐腐蚀性,做过大量的基材试验后,华钛目前研发制备两种基材的光催化剂,一种是泡沫镍载体,另一种是泡沫陶瓷载体。
有没有效果,重要的是制备方法,市场上主要流行的溶胶-凝胶法制备的二氧化钛喷洒在铝蜂窝上做成的光触媒,由于表面包埋和附着胶的影响,光催化效率很低。
图7.溶胶-凝胶法制备光触媒由于包埋和掉粉导致光催化效率较低。因此华钛开发的第四代二氧化钛陶晶技术大幅度提高了光触媒的效率。
为突破上述方法的限制,华钛创新性的开发了二氧化钛陶晶制备技术。通过烧结的方法在载体表面直接烧结二氧化钛纳米“釉”,既实现了高活性比表面积,又牢固耐用,见图8。
图8.华钛原位烧结技术制备的纳米二氧化钛陶晶(多级复合釉状结构)
由于制备方法的突破,华钛的光触媒产品获得了很高的光催化活性。其中,按照国标测试的结果是乙醛降解率100%,重复稳定性100%,抗菌率99.99%(GBT23761/63-2009),见图9。
图9.华钛按照国标测试的泡沫镍基光触媒评测报告
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