針對影響UV光催化處理效果的主要因素,我們不能盲目夸大UV光催化處理的效果,它只是處理低濃度大風(fēng)有機(jī)廢氣比較簡易低成本的方法,但是非終極手段,合理有效組合吸附技術(shù)、微生物等方法,也是一條好的途徑。
我們主要從影響uV光催化治理VOCs效率的幾個主要因素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,找到最佳反應(yīng)效率和最低能耗。
(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。
目前廣泛采用的是185nm和254nm兩個波段的真空紫外燈,這是由于真空紫外燈發(fā)射的紫外線能量強(qiáng)度有限,單位時(shí)間內(nèi)光解能量不足,效率下降。所以單純的增加燈管的數(shù)量是無法解決高濃度有機(jī)氣體問題,紫外光解技術(shù)不適合中高濃度VOCs氣體。
(2)相對濕度低的影響: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)速和絕對濕度差的影響:大量實(shí)驗(yàn)證明風(fēng)速越大,水蒸氣進(jìn)出口的絕對濕度差越小,這也就是說風(fēng)速越大,羥基自由基產(chǎn)生量的絕對值也會越少。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。
在設(shè)備測試中,風(fēng)速在低于2m/s的時(shí)候,反應(yīng)效果好,大于6m/s的時(shí)候,水蒸氣進(jìn)出口的絕對濕度差非常小,光催化效率極低。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。所以在低濃度下,延長停留時(shí)間并不能等效的增加廢氣去除效率。
(4)光源的選擇和影響:目前,一般選擇185rim和254nm兩個波段的真空紫外燈,市場上的uV燈管質(zhì)量良莠不齊,真空紫外設(shè)備進(jìn)口的風(fēng)速影響了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。
風(fēng)速增大,臭氧濃度降低,臭氧產(chǎn)生量沒有明顯變化,說明在3m/s時(shí)真空紫外已經(jīng)被空氣中氧氣充分吸收,增大空氣進(jìn)氣量,燈管自身產(chǎn)生的臭氧量沒有明顯增加。臭氧與甲苯在自然狀態(tài)下是不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的。臭氧協(xié)同真空紫外光對很多有機(jī)廢氣是有降解效果的。254nm的紫外光可以促進(jìn)臭氧產(chǎn)生氧自由基,從而氧化廢氣分子,臭氧在真空紫外條件下與空氣中的水蒸氣可產(chǎn)生羥基自由基,羥基自由基可氧化甲苯等廢氣。
(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。