行業動態

2.利用185nm波長的高能量紫外線來打斷分子鍵
部分化學分子鍵的結合能

結合 結合能(KJ/mol) 結合 結合能(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-0 326
S-S 268 C=0(CO2 728(803)
0=0 498 0-H 464
185nm波長紫外線的光子能量高達647 KJ/mol,大多數化學物質的分子結合能比185nm波長的的能量低,因此污染物質分子鍵經過185高能紫外線光能的裂解能被打斷,而大多數有機廢氣是C,H,O結構的,且化學鍵小于185NM紫外線能量,所以能把這些有機廢氣在有O2的情況下分解成CO2和H02。
但是值得注意的是,185nm波長紫外線是真空紫外線,一從燈管里出來就和O2結合產生了O3,所以他的“射程”極短,基本是在燈管表面或附近有少量強度,所以能通過185NM波長紫外線打斷分鍵來處理的有機廢氣基本是能和燈管表面接觸或燈管近距離的一部分。
例:苯分子光解機理:
苯的分子結構和分子鍵結合能:
苯是由氫原子(1s1) 和碳原子(1s22s22px12py1)構成的
苯(benzene, C6H6)有機化合物,是組成結構簡單的芳香烴,在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體,并具有強烈的芳香氣味。苯可燃,有毒,為IARC一類致癌物。苯難溶于水,易溶于有機溶劑,本身也可作為有機溶劑。苯具有的環系叫苯環,是簡單的芳環。苯分子去掉一個氫以后的結構叫苯基,用Ph表示。因此苯也可表示為PhH。
苯與苯基
  CAS號 71-43-2               沸點 353.25 K(80.1 ℃)
  RTECS號 CY1400000
 C=C、C-C、C-H鍵鍵能分別為611kJ/mol、332kJ/mol、414kJ/mol
  SMILESC1=CC=CC=C1            在水中的溶解度 0.18 g/100 ml 水
  化學式 C6H6                    結構平面六邊形
密度 0.8786g/mL              閃點 -10.11℃(閉杯)
熔點 278.65 K(5.5 ℃)      自燃溫度 562.22℃
  摩爾質量 78.11 gmol-1  
標準摩爾熵So 298173.26 J/mol·K
標準摩爾熱容 Cpo135.69 J/mol·K (298.15 K)
根據苯物質結構特性,我們不難理解,當UV光子能量大于611kJ/mol時(取大鍵能值),苯環將被斷開,形成離子狀態的C- C+ C-C+ C- C+及H- H+ H- H+ H- H+ ,在分子鍵被打斷后分別與臭氧發生氧化反應。苯分子(C6H6)終裂解氧化生成為CO2及H2O。
附:常見的廢氣污染物化學性質及其物質光解氧化轉換表

序號




氣味特征 主要化學鍵 對應化學鍵鍵能KJ/mol 光化學反應終產物
1 NH3 17 強刺激氣味,無色氣體。 H-N 389 H2O、N2
2 硫化氫 H2S 34 有臭雞蛋氣味,無色氣體 H-S 339 H2O  、SO42-
3 三甲胺 C3H9N 59 無色氣體,有魚腥惡臭 C-H、C-N 414、305 H2O  、N2、CO2
4 苯酚 C6H5OH 94 常溫下為一種無色或白色晶體有特殊芳香氣味 C=C、C-H
C-O
611、414、326 H2O、CO2
5 C6H6 78 常溫下為一種無色、有甜味的透明液體,并具有強烈的芳香氣味 C=C、C-H 611、414 H2O  、CO2
6 甲苯 C7H8 92 常溫下為清澈的無色液體,具有類似苯的芳香氣味。 C=C、C-H、
C-C
611、414、332 H2O、CO2
7 二甲苯 C6H4(CH3)2 106 常溫下為無色液體,具有類似苯的芳香氣味。 C=C、C-H、
C-C
611、414、332 H2O、CO2
8 苯乙烯 C8H8 104 無色、有特殊香氣的油狀液體 C=C、C-C、
C-H
611、332、414 H2O、CO2
9 乙酸乙酯 C4H8O2 88 無色透明有芳香氣味的液 C-H、C-O、
C=O、C-C
414、326、
728、332
H2O、CO2
10 甲硫醚 C2H6S 62 有難聞的氣味 C-C、C-H、
C-S
332、414、272 H2O、CO2、SO42-
11 甲硫醇 CH4S 48 無色氣體,有不愉快的氣味 C-S、C-H、H-S 272、414、339 H2O、CO2、SO42-
12 二甲二硫 C2H6S2 94 淡黃色透明液體,有惡臭 S-S、H-S、S-C、C-H 268、339、268、414 H2O、CO2、SO42-
13 乙醛 C2H4O 44 無色易流動液體,有刺激性氣味 C=C、C-O、
C-H
611、326、414 H2O、CO2
14 甲醇 CH3OH 32 無色有酒精氣味易揮發的液體,有毒 C-H、C-O、
H-O
414、326、464 H2O、CO2
15 丙烯醛 C3H4O 56 無色或淡黃色液體,有惡臭 C=C、C-O、
C-H
611、326、414 H2O、CO2
16 苯胺 C6H5NH2 93 無色油狀液體,有特殊氣味 C=C、C-H、N-H、C-C 611、414、
389、332
H2O、CO2、N2
其中所說的光化學反應,一是打斷分子鍵裂解分子結構,二是同時氧化還原反應,兩種作用其實是同時進行的。
3.利用254nm波長的紫外線的光催化作用來分解有機廢氣
  光催化原理是日本人發明的,這個目前在家用空氣凈化機上目前也被廣泛應用

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      由于這些特點,他的一次生分解效率較低,所以比較適用空氣不斷循環的室內環境,可以往返不斷分解不斷稀釋起到空氣凈化的作用,在工業廢氣處理中往往氣體是一次性通過,就算多加幾層光催化網幾次紫外線燈,也只能起輔助作用,不能完全靠它來有效有分有機廢氣。
     同時,光催化對涂有TIO2(二氧化鈦)的原料納米等級也是有特別要求,對于他的附著處理好是配金屬網燒結形式固定,不是隨便噴涂上去就可以,要不然會很快失效。
       四、光解光催化技術在廢氣處理中的良好應用方式
       前期進氣要預處理到位,比如噴淋、過濾,等離子等,要保證進氣無固定污染物(否則燈管表面附著物過多短波紫外線很難透過),然后讓主要有機無機廢氣成份經過雙波段紫外線燈的光解反應區,然后讓氣體再經過254納米波長單波段光催化輔助反應區,在這個反應區一是光催化分解,另外更重要的一點是254nm波長紫外線會大量分解掉反應完過量的O3臭氧(困為排放到大氣中的O3也是一種污染原),使O3還原成氧氣,在末端再加上一至兩層臭氧催化網分解掉殘余的少量臭氧,這樣排放出來的空氣則潔凈如新。
       補充:本文只從紫外線燈的原理方面詳細分析了光解光催化紫外線燈在廢氣處理中的應用,至于不同的氣體成份不同的濃度時需多少紫外線燈這個課題很多應用廠家已在研究,隨后我司的工程樣機到位后我們也會做進一步實驗用事實說話來和大家分享。

 
 
 


【上一個】 光解光催化廢氣處理用紫外線燈應用技術探討(之三)
【下一個】 臭氧除臭脫色降COD作用原理解析

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