光催化活性炭一體機
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安全須知
設(shè)備技術(shù)原理
一．廢氣首先經(jīng)過光催化區(qū)域：
光催化凈化是基于光催化劑TiO2在高能紫外線燈照射下具有的氧化還原能力而凈化污染物。利用光催化凈化技術(shù)去除空氣中的有機污染物具有以下特點：
1、直接用空氣中的氧氣做氧化劑，反應(yīng)條件溫和（常溫 常壓）
2、可以將有機污染物分解為二氧化碳和水等無機小分子，凈化效果*。
3、TiO2催化劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，氧化還原性強，成本低，不存在吸附飽和現(xiàn)象，使用壽命長。
TiO2 的光催化機理：
半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)通常是由一個充滿電子的低能價帶和一個空的高能價帶構(gòu)成，它們之間的區(qū)域稱為禁帶。禁帶是一個不連續(xù)區(qū)域。當(dāng)能量大于或等于半導(dǎo)體帶隙能的光波輻射此半導(dǎo)體催化劑時，處于價帶的電子(e)就會被激發(fā)到導(dǎo)帶上，價帶生成空穴(h+)，從而在半導(dǎo)體表面產(chǎn)生具有高度活性的空穴/電子對。
TiO2 的帶隙能為 3.2ev，相當(dāng)于波長為 387.5nm光子的能量，當(dāng)TiO2 受到波長小于387.5nm的紫外光照射時，處于價帶的電子就會被激發(fā)到導(dǎo)帶上去，從而分別在價帶和導(dǎo)帶上產(chǎn)生高活性的光生空穴和光生電子。在電場的作用下，電子與空穴發(fā)生分離，遷移到粒子表面的不同位置。熱力學(xué)理論表明，分布在TiO2表面的空穴可以將吸附在其表面的OH-和H2O分子氧化成•OH。而電子(e-)具有很強的還原性，可使得TiO2固體表面的電子受體如O2 被還原。O2 既可以抑制光催化劑上電子和空穴的復(fù)合，提高反應(yīng)效率，同時也是氧化劑，可以氧化已經(jīng)羥化的反應(yīng)產(chǎn)物，是表面羥基自由基的另一個來源。締合在Ti4+表面的•OH的氧化能力*，能夠氧化大部分的有機污染物及部分無機污染物，將其降解為CO2、H2O等無害物質(zhì)，并且對反應(yīng)物幾乎無選擇性，因而在光催化氧化中起著決定性的作用。
污染物分子由引風(fēng)機引入光催化區(qū)，大體要經(jīng)歷紫外線光解、臭氧氧化、電子轟擊、強氧化劑-OH的氧化、正氧離子氧化等過程；從結(jié)構(gòu)空間上講，污染物依次經(jīng)過光觸媒催化區(qū)、紫外燈光解區(qū)、光觸媒催化區(qū)、氧化區(qū)，設(shè)計停留時間1.5s，雙層催化劑結(jié)構(gòu)不但保證了催化比表面積；同時發(fā)揮了均布導(dǎo)流的高能，在有限的空間較大限度保證空間上和紫外線無極燈的充分接觸，增加和提高活性粒子和污染物的接觸機會和時間。
二．廢氣進入活性炭吸附區(qū)域：
活性炭吸附原理是利用活性炭的多孔性，存在吸引力的原理而開發(fā)的。由于固體表面上存在著未平衡飽和的分子力或化學(xué)鍵力，因此當(dāng)此固體表面與氣體接觸時，就能吸引氣體分子，使其濃集并保持在固體表面，這種現(xiàn)象就是吸附現(xiàn)象。本工藝所采用的活性炭吸附法就是利用固體表面的這種性質(zhì)，當(dāng)廢氣與大表面積的多孔性活性炭相接觸，廢氣中的污染物被吸附在活性炭固體表面，從而與氣體混合物分離，達到凈化的目的。
三．所需燈管數(shù)量計算：
鍵 C-C C=C C≡C C-O C=O C-H O-H O=O
鍵能(KJ/mol)345.6 607 829 352 724 414 463 491
* 真空紫外燈（VUV）可發(fā)射185 nm和254 nm波長的紫外光。其光子能量分別為647 kJ/mol和328 kJ/mol，能直接光解空氣中的水和氧氣，生成羥基自由基、臭氧等高級氧化劑氧化去除VOCs
一支150 W的真空紫外燈，我們依據(jù)質(zhì)量較好的真空紫外燈的光電轉(zhuǎn)化效率：185 nm紫外發(fā)光量為9%，254 nm紫外發(fā)光量為35%。其極限輸出可用能量：150 ×(9%+35%)= 3.6 ×103 kJ 0.066kw?h=237.6kJ
以降解甲苯為例：甲苯包括一個苯環(huán)和一個甲基（一個苯環(huán)，一個碳碳單鍵和三個碳氫鍵）。苯環(huán)鍵能在2076 kJ/mol~2866 kJ/mol, C-C鍵能345.6 kJ/mol，C-H鍵鍵能415.3 kJ/mol。因此，1 mol甲苯*轉(zhuǎn)化為CO2和H2O需要3667.5 kJ。設(shè)風(fēng)量10000 m3/h，使甲苯濃度降低50 mg/m3。所需降解甲苯重量：10000 m3/h ×50 mg/m3=500 g，所需降解甲苯摩爾量：500÷92.14=5.4265 mol（1 mol甲苯92.14 g）降解5.4265 mol甲苯所需能量：5.4265 mol×3667.5 kJ/mol=19901.78kJ.提供19901.78 kJ所需150 W真空紫外燈量：19901.78÷237.6=83.76支
四．活性炭強的吸附力：
主要取決I值，丁烷值，灰分，堆積重等數(shù)值。下面就說明一下活性炭各個數(shù)值對活性炭吸附力的作用指標：
1.
I值是指活性炭在0.02N 12/KL水溶液中吸附的I的量。I值與直徑大于10A 的孔隙表面積相關(guān)聯(lián)。
活性炭價格高低，I值是判斷的標準之一。
2.丁烷值
丁烷值是飽和空氣與丁烷在特定溫度和特定的壓力下通過炭床后，每單位重量的活性炭吸附的丁烷數(shù)量。
3.
活性炭的灰粉有兩種，一種是表面灰粉，另外一種是內(nèi)在灰粉，平時說的活性炭的灰粉是指內(nèi)在灰粉。
4.
水分是測量碳所含水的多少，即活性炭中被吸附的水的重量的百分比。
5.硬度
硬度值是指顆?；钚蕴?/span>在RO-TAP儀器中對鋼球衰變運動的阻力。硬度是測量活性炭機械強度的指標。
6.四氯化碳
四氯化碳值是總孔容的指示器，是用飽和的零攝氏度的CCI4氣流通過25度的炭床來測量的。
7.糖蜜值
糖蜜值是測量活性炭在沸騰糖蜜溶液的相對脫色能力的方法。糖蜜值被解讀為孔直徑大于28A的表面積。因為糖蜜是多組分的混合物，必須嚴格按照說明測試本參數(shù)。糖蜜值是用活性炭標樣和要測試的活性炭的樣品處理糖蜜液，通過計算過濾物的光學(xué)密度的比率而得。
8.堆積重 (400-600)
堆積重是測量特定量炭的質(zhì)量的方法。通過逐漸把活性炭添加一個有刻度圓桶內(nèi)至100cc，并測量其質(zhì)量。該值被用于計算填充特定吸附裝置所需活性炭數(shù)量。簡單地說，堆積重是活性炭每單位體積的重量。
9.顆粒密度
顆粒密度是每單位體積顆粒炭的重量，不包括顆粒以及大于0.1mm裂隙間的空間。
10.* (100-300)
*值是指1.0克炭與1.0 mg/升濃度的*溶液達到平衡狀態(tài)時吸收的*的毫克數(shù)。
11.磨損值
磨損值是測量活性炭的耐磨阻力的指標。顆粒活性炭的磨損值說明顆粒在處理過程中降低顆粒的阻力。是通過測定的顆粒平均直徑與原始顆粒的平均直徑的比率來計算的。
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