行業(yè)動態(tài)

2.利用185nm波長的高能量紫外線來打斷分子鍵
部分化學(xué)分子鍵的結(jié)合能
結(jié)合 結(jié)合能(KJ/mol) 結(jié)合 結(jié)合能(KJ/mol)
H-H 436 C-H 413
C-C 332 C-F 485
C=C 611 C-N 305
C≡C 837 C≡N 891
S-H 339 C-0 326
S-S 268 C=0（CO2） 728（803）
0=0 498 0-H 464
185nm波長紫外線的光子能量高達(dá)647 KJ/mol，大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的分子結(jié)合能比185nm波長的的能量低，因此污染物質(zhì)分子鍵經(jīng)過185高能紫外線光能的裂解能被打斷，而大多數(shù)有機(jī)廢氣是C,H,O結(jié)構(gòu)的，且化學(xué)鍵小于185NM紫外線能量，所以能把這些有機(jī)廢氣在有O2的情況下分解成CO2和H02。
但是值得注意的是，185nm波長紫外線是真空紫外線，一從燈管里出來就和O2結(jié)合產(chǎn)生了O3，所以他的“射程”極短，基本是在燈管表面或附近有少量強(qiáng)度，所以能通過185NM波長紫外線打斷分鍵來處理的有機(jī)廢氣基本是能和燈管表面接觸或燈管近距離的一部分。
例：苯分子光解機(jī)理：
苯的分子結(jié)構(gòu)和分子鍵結(jié)合能：
苯是由氫原子(1s1) 和碳原子(1s22s22px12py1)構(gòu)成的
苯（benzene， C6H6)有機(jī)化合物，是組成結(jié)構(gòu)簡單的芳香烴，在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，并具有強(qiáng)烈的芳香氣味。苯可燃，有毒，為IARC一類致癌物。苯難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，本身也可作為有機(jī)溶劑。苯具有的環(huán)系叫苯環(huán)，是簡單的芳環(huán)。苯分子去掉一個(gè)氫以后的結(jié)構(gòu)叫苯基，用Ph表示。因此苯也可表示為PhH。
苯與苯基
　　CAS號 71-43-2               沸點(diǎn) 353.25 K(80.1 ℃)
　　RTECS號 CY1400000
 C=C、C-C、C-H鍵鍵能分別為611kJ/mol、332kJ/mol、414kJ/mol
　　SMILESC1=CC=CC=C1            在水中的溶解度 0.18 g/100 ml 水
　　化學(xué)式 C6H6                    結(jié)構(gòu)平面六邊形
密度 0.8786g/mL              閃點(diǎn) -10.11℃（閉杯）
熔點(diǎn) 278.65 K(5.5 ℃) 　    自燃溫度 562.22℃
　　摩爾質(zhì)量 78.11 gmol-1  
標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵So 298173.26 J/mol·K
標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱容 Cpo135.69 J/mol·K (298.15 K)
根據(jù)苯物質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，我們不難理解，當(dāng)UV光子能量大于611kJ/mol時(shí)（取大鍵能值），苯環(huán)將被斷開，形成離子狀態(tài)的C- C+ C-C+ C- C+及H- H+ H- H+ H- H+ ，在分子鍵被打斷后分別與臭氧發(fā)生氧化反應(yīng)。苯分子（C6H6）終裂解氧化生成為CO2及H2O。
附：常見的廢氣污染物化學(xué)性質(zhì)及其物質(zhì)光解氧化轉(zhuǎn)換表
序號 名
稱		 分
子
式		 分
子
量		 氣味特征 主要化學(xué)鍵 對應(yīng)化學(xué)鍵鍵能KJ/mol 光化學(xué)反應(yīng)終產(chǎn)物
1 氨 NH3 17 強(qiáng)刺激氣味，無色氣體。 H-N 389 H2O、N2
2 硫化氫 H2S 34 有臭雞蛋氣味，無色氣體 H-S 339 H2O  、SO42-
3 三甲胺 C3H9N 59 無色氣體，有魚腥惡臭 C-H、C-N 414、305 H2O  、N2、CO2
4 苯酚 C6H5OH 94 常溫下為一種無色或白色晶體有特殊芳香氣味 C=C、C-H
C-O		 611、414、326 H2O、CO2
5 苯 C6H6 78 常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，并具有強(qiáng)烈的芳香氣味 C=C、C-H 611、414 H2O  、CO2
6 甲苯 C7H8 92 常溫下為清澈的無色液體，具有類似苯的芳香氣味。 C=C、C-H、
C-C		 611、414、332 H2O、CO2
7 二甲苯 C6H4(CH3)2 106 常溫下為無色液體，具有類似苯的芳香氣味。 C=C、C-H、
C-C		 611、414、332 H2O、CO2
8 苯乙烯 C8H8 104 無色、有特殊香氣的油狀液體 C=C、C-C、
C-H		 611、332、414 H2O、CO2
9 乙酸乙酯 C4H8O2 88 無色透明有芳香氣味的液 C-H、C-O、
C=O、C-C		 414、326、
728、332		 H2O、CO2
10 甲硫醚 C2H6S 62 有難聞的氣味 C-C、C-H、
C-S		 332、414、272 H2O、CO2、SO42-
11 甲硫醇 CH4S 48 無色氣體，有不愉快的氣味 C-S、C-H、H-S 272、414、339 H2O、CO2、SO42-
12 二甲二硫 C2H6S2 94 淡黃色透明液體，有惡臭 S-S、H-S、S-C、C-H 268、339、268、414 H2O、CO2、SO42-
13 乙醛 C2H4O 44 無色易流動液體，有刺激性氣味 C=C、C-O、
C-H		 611、326、414 H2O、CO2
14 甲醇 CH3OH 32 無色有酒精氣味易揮發(fā)的液體，有毒 C-H、C-O、
H-O		 414、326、464 H2O、CO2
15 丙烯醛 C3H4O 56 無色或淡黃色液體，有惡臭 C=C、C-O、
C-H		 611、326、414 H2O、CO2
16 苯胺 C6H5NH2 93 無色油狀液體，有特殊氣味 C=C、C-H、N-H、C-C 611、414、
389、332		 H2O、CO2、N2
其中所說的光化學(xué)反應(yīng)，一是打斷分子鍵裂解分子結(jié)構(gòu)，二是同時(shí)氧化還原反應(yīng)，兩種作用其實(shí)是同時(shí)進(jìn)行的。
3.利用254nm波長的紫外線的光催化作用來分解有機(jī)廢氣
  光催化原理是日本人發(fā)明的，這個(gè)目前在家用空氣凈化機(jī)上目前也被廣泛應(yīng)用
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      由于這些特點(diǎn)，他的一次生分解效率較低，所以比較適用空氣不斷循環(huán)的室內(nèi)環(huán)境，可以往返不斷分解不斷稀釋起到空氣凈化的作用，在工業(yè)廢氣處理中往往氣體是一次性通過，就算多加幾層光催化網(wǎng)幾次紫外線燈，也只能起輔助作用，不能完全靠它來有效有分有機(jī)廢氣。
     同時(shí)，光催化對涂有TIO2（二氧化鈦）的原料納米等級也是有特別要求，對于他的附著處理好是配金屬網(wǎng)燒結(jié)形式固定，不是隨便噴涂上去就可以，要不然會很快失效。
       四、光解光催化技術(shù)在廢氣處理中的良好應(yīng)用方式
       前期進(jìn)氣要預(yù)處理到位，比如噴淋、過濾，等離子等，要保證進(jìn)氣無固定污染物（否則燈管表面附著物過多短波紫外線很難透過），然后讓主要有機(jī)無機(jī)廢氣成份經(jīng)過雙波段紫外線燈的光解反應(yīng)區(qū)，然后讓氣體再經(jīng)過254納米波長單波段光催化輔助反應(yīng)區(qū)，在這個(gè)反應(yīng)區(qū)一是光催化分解，另外更重要的一點(diǎn)是254nm波長紫外線會大量分解掉反應(yīng)完過量的O3臭氧（困為排放到大氣中的O3也是一種污染原），使O3還原成氧氣，在末端再加上一至兩層臭氧催化網(wǎng)分解掉殘余的少量臭氧，這樣排放出來的空氣則潔凈如新。
       補(bǔ)充：本文只從紫外線燈的原理方面詳細(xì)分析了光解光催化紫外線燈在廢氣處理中的應(yīng)用，至于不同的氣體成份不同的濃度時(shí)需多少紫外線燈這個(gè)課題很多應(yīng)用廠家已在研究，隨后我司的工程樣機(jī)到位后我們也會做進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)用事實(shí)說話來和大家分享。
 
 
 


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