試劑凈化室內(nèi)管理論文

1、試劑凈化室內(nèi)管理論文 摘要本文以銷基苯為例，實(shí)驗分析了利用紫外線/芬頓試劑（UV/Fenton）凈化室內(nèi)可揮發(fā)性有機(jī)氣體（VOCs）的機(jī)理、過程、影響因素和處理效果，反應(yīng)在很短的時間內(nèi)進(jìn)行，最終產(chǎn)物是二氧化碳和水。過程中形成的羥自由基OH具有極強(qiáng)的氧化性，并引發(fā)了與氣態(tài)污染物間的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。并針對空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性和具體途徑，提出了我們的一些看法 關(guān)鍵詞VOCsUV/Fenton法凈化羥自由基 1前言 室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）惡化了室內(nèi)空氣品質(zhì)，使傳統(tǒng)的空氣處理方法受到了挑戰(zhàn)。對于復(fù)雜的VOCs成分，具有明顯針對性的敏感檢測器的研究和生產(chǎn)還不能滿足實(shí)際需求。目前采用的高級氧化處理（例

2、如臭氧和多種光催化氧化材料）對有害氣體具有普適性。然而利用臭氧氧化方法處理室內(nèi)空氣，由于它的安全性面在一定程度上受到限制。TiO2及表面修飾的各種光催化劑的應(yīng)用規(guī)模還較小，此外與TiO2材料接觸的支撐材料還會在實(shí)施過程中出現(xiàn)老化等問題。 Fenton氧化法自1894年H.J.H.Fenton發(fā)明以來，在廢水處理中得到廣泛應(yīng)用19。這種由H2O2和金屬鹽（Fe2+）組成的引發(fā)體系分解活化能很低，在室溫下就可引發(fā)污染物的氧化還原反應(yīng)。亞離子作為催化劑，使其分解活化能較H2O2單獨(dú)分解的活化能大大降低。加入紫外線外光（UV）輻射，可顯著提高芬頓試劑的氧化效果。 硝基苯是難溶難降解的劇毒油狀物質(zhì)。銷基

3、是強(qiáng)鈍化基，銷基苯須在較強(qiáng)的條件下才發(fā)生親電取代反應(yīng)，生成間位產(chǎn)物。本文以銷基苯廢氣作研究對象，討論了它的氧化機(jī)理、實(shí)驗方法、影響因素，并對空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用提出我們的一些看 法。 2硝基苯的氧化機(jī)理4、5 室溫下芬頓試劑可發(fā)生如下反應(yīng)： 受到UV輻射時，下述離解過程可同時進(jìn)行 其中羥自由基OH具有極強(qiáng)的氧化性，作為活性中間體，反應(yīng)中只能瞬間存在，它不僅能使有機(jī)污染物降解、礦化，還可使相鄰的同種或不同種分子反應(yīng)過渡到新的激發(fā)態(tài)。 硝基苯廢氣降解的過程由液相開始，溶液對硝基苯的吸收是凈化過程的重要環(huán)節(jié)。反應(yīng)產(chǎn)物主要為二氧化碳，有機(jī)酸及NO2-等。 3實(shí)驗方法與分析10 3.1實(shí)驗方法 實(shí)驗流程

4、如圖1。廢氣由反應(yīng)器底部布?xì)忸^進(jìn)入，自下而上與Fenton溶液充分接觸、反應(yīng)，UV輻照可同時進(jìn)行。凈化后的氣體由頂部排出，或進(jìn)行循環(huán)處理。 圖1UV/Fenton法處理硝基苯廢氣流程簡圖 1-氣溫泵；2-空氣過濾器；3-調(diào)節(jié)閥；4-氣體流量計；5-配氣瓶；6-緩沖瓶； 7-UV/Fenton反應(yīng)器；8-采樣口；9-Fenton試劑；10-排空口；11-紫外燈； 12-循環(huán)氣泵；13-排氣口；14-循環(huán)液泵 利用氣相色譜法（電子捕獲）分析處理前后硝基苯濃度。 配制初始硝基苯廢氣濃度C0=200mg/m3，滌洗器內(nèi)pH調(diào)整為4，加入Fe2+，使Fe2+=20mg/L，反應(yīng)器溫度15，循環(huán)氣泵流量Q

5、=1L/min，反應(yīng)時間為1h。 32影響因素和分析 硝基苯在UV/Fenton作用下具有較好的去除效果，且H2O2濃度對去除效果有明顯影響。去除效率隨H2O2濃度增大而增大，到33mg/L時，去除效果較好，而當(dāng)H2O2用量再增大，效果并不隨之增高。這是因為在一定濃度范圍內(nèi)，隨H2O2濃度增大，被紫外光和Fe2+所產(chǎn)生的OH增多，氧化性增強(qiáng)，大量的OH有助于克服苯環(huán)上-NO2的吸電子作用。但H2O2過高，所產(chǎn)生的OH有助于克服苯環(huán)上的-NO2吸電子作用。但H2O2過高，所產(chǎn)生的OH在沒有與有機(jī)物反應(yīng)之前就相互碰撞而重新生成了H2O27，從而出現(xiàn)降解率反而下降的趨勢。 固定H2O2濃度33mg/

6、L，其他條件不變，改變用量來測定Fe2+對去除效果的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Fe2+為4mg/L時，硝基苯降解率最高，F(xiàn)e2+濃度再增大或減小，去除率都逐漸下降。這是因為當(dāng)Fe2+濃度增大時，其對H2O2分解作用逐漸加強(qiáng)，使H2O2分解為OH，提高了體系的氧化能力。但當(dāng)Fe2+濃度過高時，F(xiàn)e2+分解H2O2的過程中會產(chǎn)生Fe3+，而Fe3+在pH為4時以Fe（OH）2+形式存在，對290400nm范圍內(nèi)的紫外光有較大吸收，從而降低了紫外線的強(qiáng)度，導(dǎo)致硝基苯去除率下降。 在相同實(shí)驗條件下，改變pH值，考察pH對硝基苯去除效果的影響。 實(shí)驗表明pH為47之間時除效果較好。這可能是因為在pH為47之間Fe3+

7、以Fe（OH）2+形式存在，在紫外光照射下，F(xiàn)e（OH）2+有如下反應(yīng) 因此，三價鐵的羥基絡(luò)離子吸收紫外光，生成OH和Fe2+，F(xiàn)e2+反過來又可以加速H2O2的分解，使H2O2分解率增大4。 另外循環(huán)流量的變化，直接影響廢氣在反應(yīng)器內(nèi)停留時間和傳質(zhì)效率，因此影響去除效果。 化學(xué)吸收過程為擴(kuò)散過程和化學(xué)反應(yīng)過程的結(jié)合，這就需要為傳質(zhì)提供較大的液面面積和加速傳質(zhì)不飽和層的更新以加大傳質(zhì)驅(qū)動力，適當(dāng)增加氣-液相的擾動程度，還能有效的控制反應(yīng)時間，可提高去除效率，Q為1L/min時，去除率為69.15%，當(dāng)Q再繼續(xù)增大，去除率反而下降。 4通風(fēng)空調(diào)中應(yīng)用考慮的幾個問題 OH對有害氣體無選擇的經(jīng)氧化能

8、力使UV/Fenton法在通風(fēng)空調(diào)工程中有著廣泛的應(yīng)用前景。選用反應(yīng)器時應(yīng)該考慮它的壓力損失小，處理能力大，結(jié)構(gòu)簡單，化學(xué)吸附效率好，并有較大的操作彈性。對難溶降解的氣膜控制過程，增加反應(yīng)器內(nèi)的氣相湍動液相分散發(fā)利于傳質(zhì)。 通常有害氣體氧化過程有熱量放出，生成產(chǎn)物中H2O，由于空氣有害物質(zhì)的成分相對很小，所以過程中的熱量和物量變化對室內(nèi)的熱濕負(fù)荷帶來的影響不大；雖然空氣中的UV輻射會有臭氧產(chǎn)生，但不會構(gòu)成反應(yīng)的主體因素。 確定新風(fēng)量時，應(yīng)考慮主要污染物的最大深度、去除效率和容許標(biāo)準(zhǔn)值。系統(tǒng)中配以相應(yīng)的控制裝置和檢測儀表，以便對瞬間形成的中間產(chǎn)物作必要的分析；以及設(shè)備的必要防腐措施。 5總結(jié) U

9、V/Fenton法是一種氧化能力極強(qiáng)的高級氧化工藝，起主要氧化作用的是過氧化氫分解產(chǎn)生的羥自由基OH。溶液中的H2O2濃度、Fe2+濃度、pH、反應(yīng)時間都對H2O2分解產(chǎn)生影響。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)控制以上因素使其在最佳反應(yīng)條件下進(jìn)行。 在UV照射和Fe2+催化的聯(lián)合作用下，能有效地提高低溶解性和難氧化降解的有機(jī)氣態(tài)污染物在反應(yīng)器內(nèi)傳質(zhì)效率和氧化反應(yīng)速率。反應(yīng)易于控制和調(diào)節(jié)，應(yīng)用性較強(qiáng)。反應(yīng)可在很短的時間進(jìn)行，最終產(chǎn)物是CO2和H2O。 運(yùn)用該方法處理室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物，是改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的可行方法，可用于各類公用建筑和一些生產(chǎn)環(huán)境的室內(nèi)空氣治理。 參考文獻(xiàn) 1S.M.KimandA.Vogelpoh

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