UV光助法氧化降解气体中甲苯
发布时间：2020-02-04 19:03
【摘要】：随着我国空气质量逐年恶化,雾霾天气不断加剧,空气中的挥发性有机污染物(volatile organic compounds, VOCs)的控制引起人们重视。目前VOCs的控制技术主要为燃烧法、吸收法、吸附法、生物膜法、电晕法等,但这些技术工艺复杂、成本较高,难以工程推广应用。高级氧化法因其具有氧化彻底、反应速度快、处理效率高、无公害等巨大的潜力及独特的优势,在过去的二十多年中脱颖而出。本课题以甲苯为挥发性有机物的代表,研究紫外线高级氧化技术对甲苯废气的降解效果。通过研究UV/Fenton和UV/H2O2两种紫外线高级氧化工艺处理甲苯的可行性,分别对UV/Fenton和UV/H2O2两种紫外线高级氧化技术降解甲苯的影响因素的研究,提出处理工艺参数。并且分别对两种紫外线高级氧化技术降解甲苯废气后的尾气进行在线监测。以甲苯作为挥发性有机污染物(VOCs)的代表,利用连续进气动态实验装置,研究光助芬顿反应降解气体中甲苯的作用。考察了芬顿试剂溶液初始pH、H202浓度、Fe2+浓度以及甲苯初始浓度对降解甲苯的影响,并利用在线质谱和色谱对产物进行了定性、定量分析。结果表明,紫外光照加快了羟基自由基的生成,显著提高了气体中甲苯的去除率；pH=3.0、H202浓度为20mmo1/L、Fe2+浓度为0.3mmol/L的条件下,甲苯去除率最高；当甲苯初始浓度为260mg/m3时,去除率能够达到98%；光助芬顿反应催化降解气体中甲苯实验未检测到C02之外的中间产物,C02产率分析表明去除的甲苯全部转化为C02。利用UV/H2O2体系氧化降解气体中甲苯,确定了紫外光波长、紫外光功率强度、双氧水溶液的初始pH值、H202浓度等工艺条件；并结合色谱和质谱对尾气进行在线监测,初步探讨了降解机理。结果表明UV/H2O2体系对氧化降解甲苯具有很好的效果,在甲苯浓度450mg·m-3、气体流量225mL·min-1、光强为60W波长为254nm的紫外光照射下、H202浓度为20mmo1·L-1、溶液初始pH为5.0的实验条件下,甲苯具有更好的去除率,最高能达到90%左右。质谱在线监测结果表明甲苯经过UV/H2O2反应催化降解氧化为C02,并没有发现苯和苯甲醛等中间产物。且UV/H2O2体系降解甲苯的反应路径有两种①：紫外光通过有效光子直接激发甲苯分子键解离进行光降解；②：·OH间接氧化降解。
【图文】：
合肥工业NB学硕上学位论文反应装置及流程图逡逑实验装置流程图如图２－１所示，把高纯空气从钢瓶中引出来分为两吹脱甲苯蒸汽，另一路作为稀释气体，气体流量均由Ｄ０８系列质（北京屯星华创）控制，两路气体经混气瓶混合均匀巧通入自制的级氧化催化反应器。反应装置高６０ｃｍ、直径５ｃｍ，用石英玻璃管制周围布置３支２０Ｗ的紫外奸管（图２－１）。逡逑
０．３ｍｍｏｌ／Ｌ）逡逑３．２．６成本核算分析逡逑如图３－４所示，在甲苯浓度２６０ｍｇ／ｍ３，气体流量２２５ｍＬ／ｍｉｎ，紫外灯功逡逑率６０Ｗ、初始ｐＨ值３．０、Ｈ２０２初始浓度２０ｍｍ0ｒｎ、Ｆｅ２＋０．３ｍｍｏｌ／Ｌ的条件下，逡逑甲苯去除率９８％左右。Ｗ此数据来进行成本核算。Ｗ１小时内降解的甲苯、逡逑消耗的比化的量、耗电度数为考核目标。从图３－４中可Ｗ看出１小时内，消逡逑耗了８．＂７５１１１１１１0＾的出0２，又己知溶液体积为２０0１１１１，所＾１小时内消耗化0２逡逑的量为８．Ｗｍｍｏｌ／ｌ邋Ｘ邋２００ｍｌ＝１．７５ｍｍｏｌ；又可Ｗ计算出１小时内降解的甲苯量逡逑为邋２２５ｍｌ／ｍｉｎ邋Ｘ邋６０ｍｉｎ邋Ｘ邋２６０ｍｇ／ｍ３邋Ｘ邋９８％＝３．４４ｍｇ；因为邋Ｈ邋只紫外灯管是分逡逑布在反应器外周的，所Ｗ本实验装置中的紫外光利用率很低，暂且按照１／３逡逑来估算，耗电度数为６０ＷｘＷ３ｘｌｈ＝０．０２度电。所Ｗ每降解Ｉｇ的甲苯需要逡逑消耗０．５０８化0１的札0２、５．８度的电；结合双氧水价格＾及电费，估算出该方逡逑法降解甲苯的成本为４．３３元／克。逡逑３．３轻基自由基n,定逡逑控基自由基的生成是光助芬顿反应的关键，，所Y昊杂苫ǘ鹊牟忮义隙ǘ蕴骄抗庵叶俜从μ逑到到饧妆椒掀缘糜任匾Ｓ捎冢希茸杂苫铄义闲约
本文编号：2576397
【图文】：
合肥工业NB学硕上学位论文反应装置及流程图逡逑实验装置流程图如图２－１所示，把高纯空气从钢瓶中引出来分为两吹脱甲苯蒸汽，另一路作为稀释气体，气体流量均由Ｄ０８系列质（北京屯星华创）控制，两路气体经混气瓶混合均匀巧通入自制的级氧化催化反应器。反应装置高６０ｃｍ、直径５ｃｍ，用石英玻璃管制周围布置３支２０Ｗ的紫外奸管（图２－１）。逡逑
０．３ｍｍｏｌ／Ｌ）逡逑３．２．６成本核算分析逡逑如图３－４所示，在甲苯浓度２６０ｍｇ／ｍ３，气体流量２２５ｍＬ／ｍｉｎ，紫外灯功逡逑率６０Ｗ、初始ｐＨ值３．０、Ｈ２０２初始浓度２０ｍｍ0ｒｎ、Ｆｅ２＋０．３ｍｍｏｌ／Ｌ的条件下，逡逑甲苯去除率９８％左右。Ｗ此数据来进行成本核算。Ｗ１小时内降解的甲苯、逡逑消耗的比化的量、耗电度数为考核目标。从图３－４中可Ｗ看出１小时内，消逡逑耗了８．＂７５１１１１１１0＾的出0２，又己知溶液体积为２０0１１１１，所＾１小时内消耗化0２逡逑的量为８．Ｗｍｍｏｌ／ｌ邋Ｘ邋２００ｍｌ＝１．７５ｍｍｏｌ；又可Ｗ计算出１小时内降解的甲苯量逡逑为邋２２５ｍｌ／ｍｉｎ邋Ｘ邋６０ｍｉｎ邋Ｘ邋２６０ｍｇ／ｍ３邋Ｘ邋９８％＝３．４４ｍｇ；因为邋Ｈ邋只紫外灯管是分逡逑布在反应器外周的，所Ｗ本实验装置中的紫外光利用率很低，暂且按照１／３逡逑来估算，耗电度数为６０ＷｘＷ３ｘｌｈ＝０．０２度电。所Ｗ每降解Ｉｇ的甲苯需要逡逑消耗０．５０８化0１的札0２、５．８度的电；结合双氧水价格＾及电费，估算出该方逡逑法降解甲苯的成本为４．３３元／克。逡逑３．３轻基自由基n,定逡逑控基自由基的生成是光助芬顿反应的关键，，所Y昊杂苫ǘ鹊牟忮义隙ǘ蕴骄抗庵叶俜从μ逑到到饧妆椒掀缘糜任匾Ｓ捎冢希茸杂苫铄义闲约
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