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技術(shù)文章

光氧催化凈化器處理效率

閱讀:2195發(fā)布時(shí)間:2020-3-22

影響處理效果的主要因素

通過設(shè)備改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),主要從影響UV光催化治理VOCs效率的主要因素UV波長,起始溫度,初始濃度,相對濕度,停留時(shí)間,反應(yīng)介質(zhì)等進(jìn)行研究,找到*反應(yīng)效率和zui低能耗。

(1) 廢氣濃度的影響:UV光催化治理VOCs適合的應(yīng)用范圍主要包括噴涂車間、印刷、電子、制藥、食品等行業(yè)產(chǎn)生的低濃度有機(jī)廢氣,對于20-200ppm以下的濃度效果較好,隨著VOCs濃度增高,降解效率也會隨之降低。

(2) 低相對濕度的影響:對于一定的濕度條件下,氧氣吸收了大部分185nm紫外光,但是隨著濕度的進(jìn)一步增加,一部分是水蒸氣與氧氣競爭吸收185nm波長的紫外光,水蒸氣吸收了更多的185nm紫外光,同時(shí)產(chǎn)生更多羥基自由基。水蒸氣與活性氧反應(yīng)生成羥基自由基,羥基自由基的氧化性要強(qiáng)于臭氧和活性氧,從而光解的速度明顯加快,促進(jìn)單位時(shí)間內(nèi)對于廢氣去除率的增加,試驗(yàn)證明相對濕度在30-65%這個(gè)范圍,光解效率是上升的,相對濕度超過70%后隨之逐漸下降。

(3) 風(fēng)速的影響:大量實(shí)驗(yàn)證明風(fēng)速越大,水蒸氣進(jìn)出口的jue對濕度差越小,這也就是說風(fēng)速越大,羥基自由基產(chǎn)生量的jue對值也會越少。因此在風(fēng)速小的工況下,羥基自由基對揮發(fā)性有機(jī)物VOCs的貢獻(xiàn)大,風(fēng)速大的工況下,羥基自由基對有機(jī)物降解的作用就會變得十分有限。風(fēng)速也會影響紫外燈的燈管表面溫度,燈管表面溫度與紫外燈的發(fā)光效率有直接關(guān)系,燈表溫高于某一數(shù)值時(shí)會直接影響其發(fā)光效率。在設(shè)備測試中,風(fēng)速在低于2m/s的時(shí)候,反應(yīng)效果較好。在一定的設(shè)備空間內(nèi),風(fēng)速同時(shí)影響了停留時(shí)間,一般停留時(shí)間增加,廢氣的去除效率有明顯增高。原因是停留時(shí)間增加,185nm紫外光和有機(jī)物碰撞次數(shù)一定增加。當(dāng)停留時(shí)間達(dá)到10s后,延長停留時(shí)間,廢氣的降解效率增加并不明顯。尤其是在低濃度下,延長停留時(shí)間并不能等效增加廢氣的去除效率。

在整個(gè)光解光催化箱體中,真正的反應(yīng)區(qū)域只有兩個(gè),一個(gè)是光解部分的高光功率密度區(qū)域,一個(gè)是光催化部分的催化網(wǎng)界面。其中光解部分要光功率密度足夠高,區(qū)域足夠大,這樣降解能力才足夠。但由于光解主要降解機(jī)理是光激發(fā)分子到激發(fā)態(tài)導(dǎo)致化學(xué)鍵斷斷裂,而不是主要靠臭氧,因此光解部分要根據(jù)污染物成分濃度做相應(yīng)設(shè)計(jì),實(shí)際上光解區(qū)域的停留時(shí)間并不長。

光催化實(shí)際反應(yīng)速度較慢,主要是靠高比表面積形成氣-液界面提高反應(yīng)容量,通過高催化活性形成更多的羥基自由基提高反應(yīng)效率。

因此,更重要的是提高光催化反應(yīng)區(qū)域的停留時(shí)間,而不是簡單增加箱體尺寸!

(4) 光源的影響:目前,一般選擇185nm和254nm兩個(gè)波段的真空紫外燈,但市場上的UV燈管質(zhì)量良莠不齊。

目前,市場上主要的紫外燈都是低壓汞燈(液汞或汞齊燈),發(fā)出紫外線的機(jī)理是利用汞等離子體狀態(tài)的激發(fā)-發(fā)射光,其中185nm和254nm是其特征波譜。

通過對比185nm和254nm的透過率,燈管材質(zhì)一般選合成石英

(5) 合理的設(shè)備空間布局和結(jié)構(gòu):對于凈化設(shè)備的制造也有一些問題要注意,目前UV光催化治理VOCs設(shè)備的自動化程度低,基本還沒有自動檢測和監(jiān)控功能,所以對產(chǎn)品的整體效果不能夠進(jìn)行有效的效率評估。要合理的處理好催化劑的布置、數(shù)量,要準(zhǔn)確處理好透光性和氣體的流速,要進(jìn)行合理的能量匹配和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,否則,很多設(shè)備的有效去除率是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

不同的燈管排布方式

紫外燈的光功率隨距離衰減很快,因此光解部分的紫外燈不能排布太分散,否則光解空間的紫外燈光功率太低,導(dǎo)致降解效率急劇下降。當(dāng)然太密也不行,一方面溫度會太高,另一方面鎮(zhèn)流器不好放置。建議光解紫外燈間距不應(yīng)該大于10厘米,光催化部分紫外燈間距不大于10厘米,燈到光觸媒網(wǎng)的間距不大于8厘米較好。

 


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