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废气治理技术

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文章来源:宝马娱乐在线_宝马线上娱乐2011_宝马线上娱乐官网2011 发布者:宝马娱乐在线_宝马线上娱乐2011_宝马线上娱乐官网2011 发布时间:2013-09-16 11:58:13
联合技术(SQU)

该技术的名称几经反复,开始叫分子快速反应,但是觉得不太直观,是一种学术上的术语,不太适合工程使用,后来又叫紫外臭氧共振协同,但是觉得与O3/UV协同重复,不好区分,而且,紫外太狭窄,有些光不在紫外波段。故又叫做“共振光量子协同”技术,仍感觉意犹未尽。现在正式确定叫做“联合”工艺。(注:“协同”这个术语是中国的翻译创造的特殊词汇,原意就是“联合”的意思。)

该技术与O3/UV协同技术的根本区别在于调校广谱,O3/UV协同技术的光是简单的单波段,且功率不可控,而共振光量子协同技术的光谱是可控的,通过设计电光源,使得广谱波段及功率符合共振条件,就可以将增益放大到5个数量级以上,可以在秒级时间内处理大流量的污染气体。由于反应十分迅速,所以可以大大减少设备体积,处理效率也可以达到4个9的水平。特别是针对气味分子。

技术原理比较复杂,分为原子水平的解释和动力学解释,现将二者结合起来,略述于下。

定义:臭氧及其产物与污染物进行化学反应,其反应速率为v1。当使用某种紫外线辐照污染物时,其反应速率为v2。如果将两个工艺加到同一个反应器则反应速率>(v1+v2,)该现象叫做“协同效应”。协同效应虽然增加了反应速率,但增加倍数有限。当我们控制多个紫外线的频率及其功率,使之满足某个比例,同时控制臭氧的浓度,则在其他因素参与下,会与某种分子结构例如“发臭团”产生大倍数的协同效果。我我们称满足这种比例的多种紫外线符合“共振条件”。由于多种紫外线包括了远紫外与真空紫外在内的十几个波段。所以统称为“光量子”。应用以上原理开发的废气处理技术被称为“共振光量子与臭氧及产物协同效应”技术,简称“共振量子协同”技术。

其基本原理在于光化学技术中的共振激发,链反应,臭氧氧化及高级氧化,等。以下分叙之:

首先是臭氧氧化,已有100年的应用历史了,但是最近由于臭氧发生器技术的突破性进展才得到广泛应用。其原理也已经得到阐述。其后续产物例如羟基的氧化性也得到充分研究,被称为高级氧化技术。由于其仅次于氟的氧化电位,所以广泛应用于水的处理和废水的处理中。

光量子的作用目前研究的并不充分,对“协同效应”的机理研究也无重大进展。除利用185产生低浓度臭氧外,似乎无其他应用。特别是低强度的紫外光,很少单独用于化学反应,这与紫外激光的情形恰好相反。绝大多数的研究成果都是“唯像”的。

“共振量子协同”技术的机理研究与此类似,但以下几点是已经被证实了的。

1, 激发态原子的反应截面增加。例如,处于里伯德态的类氢原子,其轨道半径与n2成正比。同时处于里伯德态的电子几乎没有穿透作用,与自由电子类似,所以其碰撞截面极大,化学反应活性极高。

2, 被激发的分子,其构型会发生变化,增加了反应截面。

3, 臭氧吸收某种紫外(254nm)后会分解,但其分解速率又与另一种紫外线有关。实验发现有一个最优值存在。在此最优状态下,臭氧具有最大化学活性和最高动力学常数。

4, 污染物的某些结构对应一个最优吸收条件,称为共振吸收,例如:例如针对CS2需要183nm,SO2需要207nm,NH3需要175nm等。控制光量子的能力就可以使得污染物被最大激发。

5, 链反应需要引发,萃灭,过桥等多种辅助剂型。合理控制辅助剂型显然可以增加反应速率。

6, 以上几种情况下,每一种的增益常数设为Ai,则综合增益为A=ΠAi。

显然,乘法性质的增益,具有很大的数值。一般简单的控制就能获得近千倍的增益。高效的控制会得到几十万倍的增益。一般臭氧的半衰期为16小时。10万倍的增益意味着秒级时间。这就是可以在秒级时间内处理污染物的动力学原理。

实验表明,共振量子协同技术对于“发臭团”具有特殊的亲和性,其反应速率与臭氧与污染物的反应顺序似乎并不吻合。理论上,臭氧应该按照“链烯烃>胺>酚>多环芳香烃>醇>醛>链烷烃”的顺序发生反应,但是在共振量子协同技术中,化学反应顺序是按照“官能团”被激发的难易程度反应的。这可能是由于臭氧反应首先会采取亲电反应的方式,所以首先与“官能团—例如发臭团”发生反应,而很少与苯等发生加成反应。已经发现如下事实:共振量子协同技术处理气味分子更加有效,比处理其他废气例如苯有更快的速度,至少差6个数量级。众多的文献都可以证明这一现象。

                     


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