影響UV光催化處理VOCs效率的主要因素

【資料簡介】

紫外光解設(shè)備具有成本低、占地面積小、無需預(yù)處理、除臭效率高等優(yōu)點，在廢氣處理中應(yīng)用較多。研究了影響UV光催化處理VOCs效率的幾個主要因素：UV波長、初始溫度、初始濃度、相對濕度、停留時間、反應(yīng)介質(zhì)等。根據(jù)經(jīng)驗，分析如下：

（1） 廢氣濃度的影響：UV光催化處理VOCs適用于噴涂車間、印刷、電子、制藥、食品等行業(yè)產(chǎn)生的低濃度有機廢氣。當(dāng)濃度低于20.200ppm時，效果良好。隨著VOCs濃度的增加，降解效率也隨之降低。目前，185nm和254nm波段的真空紫外燈得到了廣泛的應(yīng)用，這是由于真空紫外燈所發(fā)射的紫外能量強度有限，單位時間光解能量不足，效率降低所致。因此，單純增加管數(shù)不能解決有機氣體濃度過高的問題，紫外光解技術(shù)不適合高濃度的VOCs氣體。

（2） 低相對濕度的影響：在一定濕度下，氧氣吸收了185nm紫外線的大部分，但隨著濕度的進(jìn)一步增加，部分原因是水蒸氣和氧氣競爭吸收185nm紫外線，水蒸氣吸收了更多的185nm紫外線，同時產(chǎn)生更多的羥基自由基。水蒸氣與活性氧反應(yīng)生成羥基自由基。羥基自由基的氧化比臭氧和活性氧強，因此光降解速度明顯加快，促進(jìn)了單位時間內(nèi)廢氣去除率的提高。試驗表明，在30-65%的相對濕度范圍內(nèi)，光降解效率提高，在70%以上時，光降解效率降低。

（3） 風(fēng)速和一定濕度差的影響：大量實驗表明，風(fēng)速越大，水汽進(jìn)出口的一定濕度差越小。這也意味著風(fēng)速越大，產(chǎn)生的羥基自由基就越少。因此，在風(fēng)速較小的情況下，羥基自由基對VOCs的貢獻(xiàn)較大。在風(fēng)速較大的情況下，羥基自由基對VOCs降解的影響非常有限。在設(shè)備試驗中，風(fēng)速小于2m/s時，反應(yīng)效果良好。風(fēng)速大于6m/s時，水汽進(jìn)出口的濕度差很小，光催化效率很低。在一定的設(shè)備空間內(nèi)，風(fēng)速同時影響著停留時間。一般情況下，停留時間增加，廢氣的去除率顯著提高。其原因是停留時間增加，185nm紫外光與有機物的碰撞次數(shù)增加。當(dāng)停留時間達(dá)到10s時，隨著停留時間的延長，廢氣的降解效率并沒有顯著提高。因此，在低濃度下，延長停留時間并不能提高廢氣的去除效率。

（4） 光源的選擇及影響：目前一般選用185nm和254nm的真空紫外燈。市場上紫外線燈的質(zhì)量各不相同。真空紫外設(shè)備進(jìn)口風(fēng)速影響紫外燈表面溫度。燈的表面溫度直接關(guān)系到紫外燈的發(fā)光效率。當(dāng)燈具表面溫度高于一定值時，會直接影響發(fā)光效率。隨著風(fēng)速的增加和臭氧濃度的降低，臭氧的產(chǎn)生沒有明顯的變化，說明真空紫外線已經(jīng)以3m/s的速度被空氣中的氧氣*吸收，燈本身產(chǎn)生的臭氧也沒有隨著進(jìn)氣量的增加而明顯增加。在自然狀態(tài)下，臭氧和甲苯之間沒有化學(xué)反應(yīng)。臭氧與真空紫外結(jié)合對許多有機廢氣有降解作用。254 nm的紫外光可以促進(jìn)臭氧產(chǎn)生氧自由基，從而可以氧化廢氣分子?？諝庵械某粞鹾退麜a(chǎn)生羥基自由基，從而氧化甲苯和其他廢氣。

（5） 合理的設(shè)備空間布局和結(jié)構(gòu)：凈化設(shè)備制造中也存在一些問題。目前，UV光催化處理VOCs設(shè)備的自動化水平較低，基本上沒有自動檢測和監(jiān)控功能，無法有效評價產(chǎn)品的整體效果。為了合理處理催化劑的布置和用量，準(zhǔn)確處理透明度和氣體流量，進(jìn)行合理的能量匹配和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，否則，許多設(shè)備的有效去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

一般來說，設(shè)備能適應(yīng)大部分廢氣的處理，但也有一定的局限性。對于高濃度、高風(fēng)量的廢氣，紫外線光解設(shè)備常與活性炭裝置、噴霧塔、催化燃燒裝置等配套使用，視情況而定。