真空紫外降解典型苯系物的研究

发布时间：2020-10-27 06:23

　　 真空紫外是一种新兴的挥发性有机物末端治理工艺,但是在工程应用中还有一些问题需要解决:1.真空紫外灯的利用率不高,运用真空紫外降解挥发性有机物的效率较低。2.真空紫外在不同工况下降解挥发性有机物的效率差异大,降解有机物的机理和降解途径的贡献率需要进一步研究。3.真空紫外设备设计不合理,工程应用差异巨大。因此,为了探究上述问题,本文进行了以下研究:1.选择挥发性有机物中典型苯系物(甲苯)作为目标污染物进行研究,在不同工况下测试了真空紫外对甲苯的降解效率。影响甲苯在真空紫外工艺中降解效率的主要参数有甲苯初始浓度、气体相对湿度、气体在设备内停留时间、紫外灯功率、气体介质。实验结果表明,甲苯初始浓度越高,甲苯降解效率越低,但甲苯的降解量逐渐增加,且甲苯降解量与灯功率有关;在紫外灯功率一定时,气体相对湿度越高,甲苯降解效率越高;随着气体在真空紫外设备内停留时间增加,甲苯降解率先增加后不变,停留时间在10s内,甲苯的光降解满足一级动力学方程;紫外灯功率越大,甲苯降解效率越高;甲苯在有氧气和水蒸气的介质下,真空紫外降解甲苯的效率有明显的提高。2.通过对不同介质条件下真空紫外降解甲苯的研究,探究了真空紫外条件下不同途径对甲苯降解效率的贡献率。实验结果表明,羟基自由基对甲苯降解的贡献率为56.77%,氧自由基对甲苯的甲苯降解的贡献率为15.63%,甲苯直接光解的效率为15.37%。通过气相色谱-质谱联用仪测试了不同条件下甲苯在真空紫外条件下的中间产物,分析了甲苯的降解过程及机理。同时,分析了甲苯降解过程中氧化物种(活性氧自由基、羟基自由基)的来源。3.真空紫外设备的设计对真空紫外灯的利用率和有机物废气的降解效率有至关重要的作用。通过数值模拟软件Fluent对不同真空紫外设备内部流场进行了模拟。分别模拟了真空紫外灯整齐排列与错位排列、变径锥度为30°、45°、60°、90°、真空紫外灯横流排布与顺流排布等几种真空紫外设备内部的风速场均匀度变化并进行对比。最后,通过模拟优化设计了圆筒状真空紫外设备,以期对工程应用有一定指导意义。
【学位单位】：上海第二工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X701
【部分图文】：

第二工业大学 硕士学位论文第 2%、8.5%、6%、5.1%[10]。固定源主要是指工业有机废气的排放，所涉及的行炼厂、制药厂、印刷厂、喷涂厂、烟草生产厂、电子设备厂、橡胶厂、香精鞋厂、食品加工厂、皮革厂家具厂和纺织品制造厂[11]。VOCs 易挥发的特性溶剂的使用产生的 VOCs 排放量大、毒性强，有机溶剂使用排放的 VOCs 占 V量的 20%~50%。有机溶剂在众多行业都有使用，这些行业使用的有机溶剂集中，常用的有机溶剂有苯、甲苯、丙酮、异丁醇、二氯甲烷、乙酸乙酯。剂的特点是具有和有机物互溶的物理性质。

在真空紫外辐射下，部分 VOCs 可以实现直下，甲苯可直接脱甲基或直接开环[20]，氯苯中的氯化当量定律：分子对光的吸收是单光子过程，即分因为官能团不同，特征吸收光谱不同，分子间化学降解有机物的贡献有限。是目前国内外研究紫外在降解有机物的热门课题 发现于 1972 年，其原理图如图 1.2 所示[67]。当光催生电子-空穴，在空气中与空气中的水分子和氧气分一般为半导体材料，如：TiO2、ZnO、Co、WO3、由于 TiO2独特的特性和环境友好性，其在气态有机，因为 TiO2廉价易得，制备程序简单易操作，稳定iO2是目前公认的良好的光催化剂[18-20]。尽管有其优较大的能带间隙和高的光生空穴复合率，这制约了应用，降低了光催化效率。

图 1.3 本研究的技术路线图1.7.3 本研究的意义苯系物是常见的溶剂，被广泛应用于印刷、橡胶、喷涂等行业。在常温常压下，苯系物有很强的挥发性。苯系物对大气环境污染和人体健康有巨大的消极作用。苯系物是大气二次污染形成的重要参与物，具有高的光反应活性。甲苯在空气中不与其他物质发生反应，物理性质稳定，毒性小于苯。然而，甲苯对人体有刺激性，主要刺激人的咽喉、眼粘膜、皮肤和大脑神经。本文选择典型的苯系物甲苯作为研究对象，对工业有机废气得治理有一定的实践意义。紫外光氧化降解技术作为一种新的有机废气治理工艺，安全性高、经济性强、节能，对于特定范围的有机废气降解效率高，已经逐渐被应用于工业废气治理工程中。但是，由于真空紫外灯的利用率不高，真空紫外降解有机物的机理和不同降解途径降解的贡献率不明确，真空紫外设备设计不合理等原因，使得该技术在应用中存在问题。因此，紫外光氧化有机废气的机理和光反应设备的优化设计需要进一步探究。
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本文编号：2858176