用紫外-芬顿试剂净化室内挥发性有机气体.doc

1 用紫外/ 芬顿试剂净化室内挥发性有机气体摘要本文以销基苯为例, 实验分析了利用紫外线/ 芬顿试剂( UV/Fenton ) 净化室内可挥发性有机气体( VOCs ) 的机理、过程、影响因素和处理效果, 反应在很短的时间内进行,最终产物是二氧化碳和水。过程中形成的羟自由基·OH 具有极强的氧化性,并引发了与气态污染物间的链式反应。并针对空调通风系统中应用的可行性和具体途径, 提出了我们的一些看法关键词 VOCs UV/Fenton 法净化羟自由基 1 前言室内挥发性有机物( VOCs )恶化了室内空气品质,使 2 传统的空气处理方法受到了挑战。对于复杂的 VOC s 成分, 具有明显针对性的敏感检测器的研究和生产还不能满足实际需求。目前采用的高级氧化处理( 例如臭氧和多种光催化氧化材料) 对有害气体具有普适性。然而利用臭氧氧化方法处理室内空气, 由于它的安全性面在一定程度上受到限制。 TiO2 及表面修饰的各种光催化剂的应用规模还较小,此外与 TiO2 材料接触的支撑材料还会在实施过程中出现老化等问题。 Fenton 氧化法自 1894 年 发明以来,在废水处理中得到广泛应用[1~ 9]。这种由 H2O 2 和金属盐( Fe2+ ) 组成的引发体系分解活化能很低, 在室温下就可引发污染物的氧化还原反应。亚离子作为催化剂,使其分解活化能较 H2O2 单独分解的活化能大大降低。加入紫外线外光( UV ) 辐射,可显著提高芬顿试剂的氧化效果。硝基苯是难溶难降解的剧毒油状物质。销基是强钝化基, 销基苯须在较强的条件下才发生亲电取代反应, 生成间位产物。本文以销基苯废气作研究对象, 讨论了它的氧化机理、实验方法、影响因素, 并对空调通风系统中的应用提出我们的一些看法。 2 硝基苯的氧化机理[4、 5] 3 室温下芬顿试剂可发生如下反应: 受到 UV 辐射时,下述离解过程可同时进行其中羟自由基· OH 具有极强的氧化性,作为活性中间体,反应中只能瞬间存在,它不仅能使有机污染物降解、矿化,还可使相邻的同种或不同种分子反应过渡到新的激发态。硝基苯废气降解的过程由液相开始, 溶液对硝基苯的吸收是净化过程的重要环节。反应产物主要为二氧化碳,有机酸及 NO2- 等。 3 实验方法与分析[10] 实验方法实验流程如图 1。废气由反应器底部布气头进入, 自下而上与 Fenton 溶液充分接触、反应, UV 辐照可同时进行。 4 净化后的气体由顶部排出,或进行循环处理。图1 UV/Fento n 法处理硝基苯废气流程简图 1- 气温泵; 2- 空气过滤器; 3- 调节阀; 4- 气体流量计; 5- 配气瓶; 6- 缓冲瓶; 7-UV/Fenton 反应器; 8- 采样口; 9- Fenton 试剂; 10- 排空口; 11- 紫外灯; 12- 循环气泵; 13- 排气口; 14- 循环液泵利用气相色谱法( 电子捕获)分析处理前后硝基苯浓度。配制初始硝基苯废气浓度 C0=200mg/m3 , 涤洗器内 pH 调整为 4, 加入 Fe2+ ,使[Fe2+]=20 mg/L , 反应器温度 15℃, 循环气泵流量 Q=1L/min ,反应时间为 1h。 影响因素和分析硝基苯在 UV/Fenton 作用下具有较好的去除效果, 且 H2O2 浓