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简单叙述UV光氧设备的技术起源与行业应用

2019-03-02 14:04:39
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关于UV光氧设备的技术起源,1913年哈伯(F.Haber)等人利用磁铁矿,发明了双熔铁氨合成催化剂,利用原料气循环使用的流程,实现了合成氨的大规模工业生产。在此后的半个多世纪,多相催化工业技术经历了40年代末至50年代初的石油炼制技术的大发展(如催化裂化、加氢裂解、催化重整和异构化等)。70年代至80年代,是石油化工的大发展阶段(如新型择形ZSM-5分子筛催化剂用于异构化、歧化和芳烃烷基化过程等);特别是进入90年代以后,出现了环境催化技术的大发展,例如催化消除氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、可挥发性有机组分(VOCs)的催化氧化。

UV光氧设备采用-C波段紫外线与空气中的氧反应产生臭氧,分离油雾、废气等污染介质时,紫外线中的有效离子起决定性的作用。流星雨状的有效离子与介质内分子(原理)发生非弹性碰撞,将能量转化成基态分子(原子)的内能,发生激发、离解、电离等一系列过程使污染介质处于活化状态。从技术设计的角度来看,UV光氧设备由初滤单元、C波段紫外线装置、催化装置、降解收集、臭氧发生器及过滤单元等设备和部件组成。光催化氧反应技术利用光激发氧反应将O2、H2O2等氧反应剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工艺,可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质。另外,在有紫外光的Fenton体系中,紫外光与铁离子之间存在着协同效应,使H2O2分离产生羟基自由基的速率大大加快,推动有机物的氧反应去除。

1836年,贝采尼乌斯(J.J.Berzelius)提出了“催化”和“催化剂”的概念,为有机废气催化燃烧设备的出现提供了基础,于是人们对催化现象的观察和系统研究也于19世纪开始了。1895年奥斯特瓦尔德(W.Ostwald)从理论上推断出了“在可逆反应中,催化剂仅能加速化学反应,而不能改变化学平衡”而获得了1909年度的诺贝尔化学奖。20世纪初,催化合成氨技术的工业化,使催化原理的研究出现了一个高峰,也可以说是催化化学中的里程碑。

汽油车排气催化净化性能的提高和柴油车排气及黑烟微粒的催化消除,氯氟烃类(CFCs)的催化分解和催化合成代用品,CO2的催化合成利用、催化传感器、燃料电池以及臭氧在低层大气中的催化消除等。因而,我们可以看到,催化技术在解决当前上普遍关心的地球环境问题将发挥着重要的作用,并且催化研究也将从初的“以获取有用物质为目的的石油化工催化”的时期,而逐渐地转向了“以消除有害物质为目的的新的能源环保催化”时期。

在UV光氧设备的技术特点方面,根据韩国环境研究所提供的资料显示,在实验室条件下,采用UV光解工艺对单一的有机废气物质或恶臭气体物质严格控制进气浓度、气量及其他条件时,UV光解设备功率充足的情况下,测得UV光解净化速率均可达到99%以上。但有机废气催化燃烧设备实际运用过程中,由于受到各种因素或者条件的影响,如废气成分复杂,废气浓度不稳定或者不能达到UV光解较适中的范围(浓度过高或过低均会影响其净化去除率),风量、气压、温度、湿度等环境条件不稳定或者达不到UV光解净化的要求,废气预处理做的不够理想,后续排放管道没有留够充足的氧化反应管道等等,导致UV光解的净化速率参差不齐,差异很大。

光氧催化反应利用人工紫外线灯管产生的真空波紫外光作为能源来活化光催化剂,驱动氧反应一还原反应,而且光催化剂在反应过程中井不消耗,利用空气中的氧作为氧反应剂,有效地降解有毒有害废臭气体成为光催化节约能源的较大特点。UV光氧设备由初滤单元、-C波段紫外线装置,降解收集,臭氧发生器及过滤单元等设备和部件组成。UV光氧设备降解污染物是利用这些有效电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分离,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。等离子体反应区富含很高的物质,如有效电子、离子、自由基和激发态分子等,废气中的污染物质可与这些具有较有效量的物质发生反应。