uv-d波段内的真空紫外线(波长范围170-184.9nm),促使有机废气物质通过吸收该波段的光子,而该波段的光子能量大于绝大多数的化学键键能,使得有机物质得以裂解;再通过裂解产生的臭氧将其氧化成简单、无害、稳定的物质,如h2o和co2等。由于与有机废气的燃烧本质一样,都是通过分子吸收能量(燃烧吸收的热能,光解吸收的是光子能量)被裂解后氧化生成简单物质,而光解的反应温度为常温,故我们也xi惯称其为“冷燃烧”。通过采用uv-d波段内的真空紫外线(波长范围170-184.9nm),破坏有机废气分子的化学键,使之裂解形成游离状态的原子或基团(c*、h*、o*等);同时通过裂解混合空气中的氧气,使之形成游离的氧原子并结合生成臭氧【uv+o2→o-+o*(活性氧) o+o2→o3(臭氧)】。具有强氧化性的臭氧(o3)与有机废气分子被裂解生成的原子发生氧化反应,形成h2o和co2。整个反应过程不超过0.1秒,净化效果与废气分子的键能、废气浓度以及含氧量有关。整个净化过程无需添加任何化学助剂或者特殊限制条件。例:苯分子光解氧化机理: 图分子uv光解氧化反应机理 uv光解原理简述:在波长范围170nm-184.9nm(704 kj/mol - 647 kj/mol)高能紫外线的作用下,一方面空气中的氧气被裂解,然后组合产生臭氧(见反应①、②);另一方面将恶臭气体的化学键断裂,使之形成游离态的原子或基团(见反应③);同时产生的臭氧参与到反应过程中,使恶臭气体最终被裂解、氧化生成简单的稳定的化合物,如so2、h2o等(见反应④)。由上述分子式可见,高能紫外线光能将高分子量的恶臭化学物质,裂解为独立的、呈游离状态的污染物原子,再通过分解空气中的氧气,产生性质活跃的正负氧离子,继而生成臭氧,同时将裂解为独立的、呈游离状态的污染物原子通过臭氧的氧化反应,重新聚合成低分子的化合物如:水,二氧化等。该原理的理论基础是高能紫外线灯管发射的高能紫外线产生的光子所具有的能量必须大于恶臭气体分子的分子键结合能,才能将恶臭气体分子裂解,并与同时裂解产生的臭氧进行氧化反应,重新生成无污染的h2o和co2。废气中所含污染物主要成分为苯、甲苯、二甲苯,其分子式如下: 苯甲苯二甲苯(以邻二甲苯为例)由图可知,苯、甲苯、二甲苯分子中所含化学键包括c-c键、c=c键和c-h键,下表列出了表 部分化学分子键的结合能结 合 结合能(kj/mol) 结 合 结合能(kj/mol) h-h 436 c-h 413 c-c 332 c-f 485 c=c 611 c-n 305 c≡c 837 c≡n 891 s-h 339 c-o 326 s-s 268 c=o(co2) 728(803) o=o 498 o-h 464 表中包含了苯、甲苯、二甲苯等的几乎所有化学键键长、键能参数,而这些键能绝大部分低于uv高效光解设备的uv光子zui高能量(704kj/mol)。所以理论上以上几种化合物都是能被裂解的。废气分子只被裂解成原子、自由基是不够的,还需要通过臭氧将其氧化成稳定的小分子,如co2、h2o等,从而达到废气净化的目的。
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