深談廢氣處理中UV光氧催化原理試解析

返回列表 來源：發(fā)布日期： 2019.12.23

　　紫外線光氧催化原理：利用特定波長(zhǎng)的高能紫外線光束快速分解空氣中的氧分子，產(chǎn)生游離氧，即活性氧。由于自由氧攜帶的正負(fù)電子不平衡，它需要與氧分子結(jié)合才能產(chǎn)生足夠的臭氧。使用高能C波紫外線和臭氧協(xié)同分解和氧化惡臭氣體，使惡臭氣體降解并轉(zhuǎn)化為低分子化合物，水和二氧化碳：UV+O2→O-O*（活性氧）OO2→O3（臭氧）。

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　　眾所周知，臭氧對(duì)有機(jī)物具有很強(qiáng)的氧化作用，并且對(duì)惡臭氣體和其他刺激性氣味具有立即去除的作用。在室溫下，臭氧是不穩(wěn)定的，可以自行分解為O2和單原子O。兩個(gè)單氧O可以合并為O22。單氧極活潑，具有很強(qiáng)的氧化分解功能，可以迅速對(duì)有機(jī)物進(jìn)行消毒，滅菌和氧化。氧化能力是氯的兩倍，響應(yīng)速度快，殺菌速度是氯的600-3000倍。它可以在幾秒鐘內(nèi)殺死細(xì)菌和病毒。

　　臭氧具有很強(qiáng)的分解能力，可以迅速有效地殺死水中和空氣中的各種細(xì)菌，病原微生物，病毒真菌和原生動(dòng)物。臭氧處理具有反應(yīng)速度快，效率高，無殘留，無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。臭氧滅菌主要依靠分解或溶解在水中而產(chǎn)生的單氧（O）羥基（OH）的強(qiáng)氧化能力。臭氧首先與細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙鍵反應(yīng)，并穿過細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞核。它作用于外部脂蛋白和內(nèi)部富含脂肪的糖果肉，以改變細(xì)胞內(nèi)膜的通透性，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)膜滲出，最終導(dǎo)致細(xì)胞裂解并死亡。

　　臭氧是一種強(qiáng)氧化劑。它屬于消毒劑中的過氧化型消毒劑，具有廣譜和高效殺菌作用。臭氧對(duì)空氣中的微生物有很強(qiáng)的殺滅作用，低于臭氧的允許濃度（0.2mg/m3），也就是說，它對(duì)一般細(xì)菌繁殖體具有良好的殺菌作用。據(jù)報(bào)道，臭氧被用于消毒病房空氣并取得令人滿意的結(jié)果。使用30mg/m3的臭氧濃度15分鐘，對(duì)自然細(xì)菌的殺滅率達(dá)到92％以上，對(duì)于金黃色葡萄球菌，使用0.12mg/m3的臭氧30分鐘，殺滅率分別達(dá)到99.9％，5.67以上mg/m3的臭氧應(yīng)用于氣溶膠中枯草芽孢桿菌的細(xì)菌孢子60分鐘，殺死率可達(dá)99％以上。

　　紫外線：利用具有特定波長(zhǎng)的高能紫外線光束的高效殺菌能力，可分解惡臭氣體中細(xì)菌的分子鍵并破壞細(xì)菌的核酸（DNA）。硫醇，甲基硫，二甲基二硫，二硫化碳和苯乙烯，硫化氫H2S，VOC，苯，甲苯和二甲苯的分子鏈結(jié)構(gòu)使有機(jī)或無機(jī)高分子惡臭化合物的分子鏈迅速降解并轉(zhuǎn)化為低分子化合物，例如CO2，H2O等。完全達(dá)到除臭和殺死細(xì)菌的目的。

　　光觸媒：光觸媒被用作光化學(xué)反應(yīng)的催化劑，使有毒有害氣體在短時(shí)間內(nèi)被氧化和分解。光催化劑是納米級(jí)金屬氧化物材料（通常使用二氧化鈦）。它被涂覆在基材的表面上。在光的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)大的催化降解功能，可以有效降解空氣中的有毒有害氣體；能有效殺死各種細(xì)菌，并能分解和破壞細(xì)菌或真菌釋放的毒素；防臭，防污等功能。

　　光觸媒是光觸媒（catalyst）的統(tǒng)稱。光觸媒是以納米級(jí)二氧化鈦為代表的具有光觸媒功能的光半導(dǎo)體材料的總稱，是世界上處理室內(nèi)環(huán)境污染最理想的材料。光照射下的光催化劑會(huì)產(chǎn)生類似于光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的游離羥基和活性氧，具有很強(qiáng)的光氧化還原功能，可以氧化分解各種有機(jī)化合物和部分。無機(jī)物可以破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜并固化病毒。蛋白質(zhì)，可以殺死細(xì)菌并分解有機(jī)污染物，并將有機(jī)污染物分解為無污染的水（H2O）和二氧化碳（CO2），因此具有強(qiáng)大的殺菌，除臭，防霉，自清潔和空氣凈化功能。光催化劑的特征是利用空氣中的氧分子和水分子將接觸的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，二氧化碳本身不會(huì)改變，但會(huì)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。從理論上講，它的有效期很長(zhǎng)，維護(hù)成本很低。同時(shí)，二氧化鈦本身是無毒無害的，已被廣泛用于食品，醫(yī)藥和化妝品等各個(gè)領(lǐng)域。

　　在特定波長(zhǎng)的光下，光催化劑將產(chǎn)生一系列類似于植物中葉綠素光合作用的能量轉(zhuǎn)換過程，將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，并使光催化劑的表面具有強(qiáng)大的氧化能力，從而可以氧化和分解各種有機(jī)化合物和礦物質(zhì)。。部分無機(jī)物，并具有抗菌作用。在光輻射下，光催化劑可以吸收等于或小于帶隙能量的光能，并激發(fā)其表面以產(chǎn)生電子（e-）和空穴（h）。這些電子和空穴具有很強(qiáng)的還原和氧化能力，并且可以與水或儲(chǔ)存的氧反應(yīng)生成氫氧根（OH）和超陰離子（O）。這些空穴和氫氧根自由基具有大于120kcal/mol的氧化能，并且具有很強(qiáng)的氧化能力，可以切斷和分解構(gòu)成有機(jī)分子的幾乎所有化學(xué)鍵。因此，可以分解或無害地處理各種有害化學(xué)物質(zhì)和惡臭物質(zhì)，以達(dá)到凈化空氣，抵抗污染和除臭的功能。

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