行業(yè)動(dòng)態(tài)
2.利用185nm波長的高能量紫外線來打斷分子鍵
部分化學(xué)分子鍵的結(jié)合能
185nm波長紫外線的光子能量高達(dá)647 KJ/mol，大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的分子結(jié)合能比185nm波長的的能量低，因此污染物質(zhì)分子鍵經(jīng)過185高能紫外線光能的裂解能被打斷，而大多數(shù)有機(jī)廢氣是C,H,O結(jié)構(gòu)的，且化學(xué)鍵小于185NM紫外線能量，所以能把這些有機(jī)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(jié)合產(chǎn)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(qiáng)度，所以能通過185NM波長紫外線打斷分鍵來處理的有機(jī)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(jī)理：
苯的分子結(jié)構(gòu)和分子鍵結(jié)合能：
苯是由氫原子(1s1) 和碳原子(1s22s22px12py1)構(gòu)成的
苯（benzene， C6H6)有機(jī)化合物，是組成結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(jī)溶劑，本身也可作為有機(jī)溶劑。苯具有的環(huán)系叫苯環(huán)，是簡單的芳環(huán)。苯分子去掉一個(gè)氫以后的結(jié)構(gòu)叫苯基，用Ph表示。因此苯也可表示為PhH。
苯與苯基
CAS號(hào) 71-43-2 沸點(diǎn) 353.25 K(80.1 ℃)
RTECS號(hào) 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(xué)式 C6H6 結(jié)構(gòu)平面六邊形
密度 0.8786g/mL 閃點(diǎn) -10.11℃（閉杯）
熔點(diǎn) 278.65 K(5.5 ℃) 自燃溫度 562.22℃
摩爾質(zhì)量 78.11 gmol-1
標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵So 298173.26 J/mol·K
標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱容 Cpo135.69 J/mol·K (298.15 K)
根據(jù)苯物質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，我們不難理解，當(dāng)UV光子能量大于611kJ/mol時(shí)（取大鍵能值），苯環(huán)將被斷開，形成離子狀態(tài)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(fā)生氧化反應(yīng)。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(xué)性質(zhì)及其物質(zhì)光解氧化轉(zhuǎn)換表
其中所說的光化學(xué)反應(yīng)，一是打斷分子鍵裂解分子結(jié)構(gòu)，二是同時(shí)氧化還原反應(yīng)，兩種作用其實(shí)是同時(shí)進(jìn)行的。
3.利用254nm波長的紫外線的光催化作用來分解有機(jī)廢氣
光催化原理是日本人發(fā)明的，這個(gè)目前在家用空氣凈化機(jī)上目前也被廣泛應(yīng)用
由于這些特點(diǎn)，他的一次生分解效率較低，所以比較適用空氣不斷循環(huán)的室內(nèi)環(huán)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(yè)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(wǎng)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(jī)廢氣。
同時(shí)，光催化對涂有TIO2（二氧化鈦）的原料納米等級(jí)也是有特別要求，對于他的附著處理好是配金屬網(wǎng)燒結(jié)形式固定，不是隨便噴涂上去就可以，要不然會(huì)很快失效。
四、光解光催化技術(shù)在廢氣處理中的良好應(yīng)用方式
前期進(jìn)氣要預(yù)處理到位，比如噴淋、過濾，等離子等，要保證進(jìn)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(jī)無機(jī)廢氣成份經(jīng)過雙波段紫外線燈的光解反應(yīng)區(qū)，然后讓氣體再經(jīng)過254納米波長單波段光催化輔助反應(yīng)區(qū)，在這個(gè)反應(yīng)區(qū)一是光催化分解，另外更重要的一點(diǎn)是254nm波長紫外線會(huì)大量分解掉反應(yīng)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(wǎng)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(bǔ)充：本文只從紫外線燈的原理方面詳細(xì)分析了光解光催化紫外線燈在廢氣處理中的應(yīng)用，至于不同的氣體成份不同的濃度時(shí)需多少紫外線燈這個(gè)課題很多應(yīng)用廠家已在研究，隨后我司的工程樣機(jī)到位后我們也會(huì)做進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)用事實(shí)說話來和大家分享。
部分化學(xué)分子鍵的結(jié)合能
| 結(jié)合 | 結(jié)合能(KJ/mol) | 結(jié)合 | 結(jié)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 |
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(jié)合產(chǎn)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(qiáng)度，所以能通過185NM波長紫外線打斷分鍵來處理的有機(jī)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(jī)理：
苯的分子結(jié)構(gòu)和分子鍵結(jié)合能：
苯是由氫原子(1s1) 和碳原子(1s22s22px12py1)構(gòu)成的
苯（benzene， C6H6)有機(jī)化合物，是組成結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(jī)溶劑，本身也可作為有機(jī)溶劑。苯具有的環(huán)系叫苯環(huán)，是簡單的芳環(huán)。苯分子去掉一個(gè)氫以后的結(jié)構(gòu)叫苯基，用Ph表示。因此苯也可表示為PhH。
苯與苯基
CAS號(hào) 71-43-2 沸點(diǎn) 353.25 K(80.1 ℃)
RTECS號(hào) 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(xué)式 C6H6 結(jié)構(gòu)平面六邊形
密度 0.8786g/mL 閃點(diǎn) -10.11℃（閉杯）
熔點(diǎn) 278.65 K(5.5 ℃) 自燃溫度 562.22℃
摩爾質(zhì)量 78.11 gmol-1
標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵So 298173.26 J/mol·K
標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱容 Cpo135.69 J/mol·K (298.15 K)
根據(jù)苯物質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，我們不難理解，當(dāng)UV光子能量大于611kJ/mol時(shí)（取大鍵能值），苯環(huán)將被斷開，形成離子狀態(tài)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(fā)生氧化反應(yīng)。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(xué)性質(zhì)及其物質(zhì)光解氧化轉(zhuǎn)換表
| 序號(hào) | 名 稱 |
分 子 式 |
分 子 量 |
氣味特征 | 主要化學(xué)鍵 | 對應(yīng)化學(xué)鍵鍵能KJ/mol | 光化學(xué)反應(yīng)終產(chǎn)物 |
| 1 | 氨 | NH3 | 17 | 強(qiáng)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 | 苯 | C6H6 | 78 | 常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，并具有強(qiáng)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(dòng)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(fā)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 |
3.利用254nm波長的紫外線的光催化作用來分解有機(jī)廢氣
光催化原理是日本人發(fā)明的，這個(gè)目前在家用空氣凈化機(jī)上目前也被廣泛應(yīng)用
由于這些特點(diǎn)，他的一次生分解效率較低，所以比較適用空氣不斷循環(huán)的室內(nèi)環(huán)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(yè)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(wǎng)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(jī)廢氣。
同時(shí)，光催化對涂有TIO2（二氧化鈦）的原料納米等級(jí)也是有特別要求，對于他的附著處理好是配金屬網(wǎng)燒結(jié)形式固定，不是隨便噴涂上去就可以，要不然會(huì)很快失效。
四、光解光催化技術(shù)在廢氣處理中的良好應(yīng)用方式
前期進(jìn)氣要預(yù)處理到位，比如噴淋、過濾，等離子等，要保證進(jìn)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(jī)無機(jī)廢氣成份經(jīng)過雙波段紫外線燈的光解反應(yīng)區(qū)，然后讓氣體再經(jīng)過254納米波長單波段光催化輔助反應(yīng)區(qū)，在這個(gè)反應(yīng)區(qū)一是光催化分解，另外更重要的一點(diǎn)是254nm波長紫外線會(huì)大量分解掉反應(yīng)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(wǎng)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(bǔ)充：本文只從紫外線燈的原理方面詳細(xì)分析了光解光催化紫外線燈在廢氣處理中的應(yīng)用，至于不同的氣體成份不同的濃度時(shí)需多少紫外線燈這個(gè)課題很多應(yīng)用廠家已在研究，隨后我司的工程樣機(jī)到位后我們也會(huì)做進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)用事實(shí)說話來和大家分享。
| 【上一個(gè)】 光解光催化廢氣處理用紫外線燈應(yīng)用技術(shù)探討（之三） |
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