试剂净化室内管理论文

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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VOCsUV/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，使传统的空气处理方法受到了挑战。对于复杂的VOCs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H.J.H.Fenton发明以来，在废水处理中得到广泛应用[1～9]。这种由H2O2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]

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]

3.1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。净化后的气体由顶部排出，或进行循环处理。

图1UV/Fenton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+]=20mg/L，反应器温度15℃，循环气泵流量Q=1L/min，反应时间为1h。

3．2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浓度对去除效果有明显影响。去除效率随H2O2浓度增大而增大，到33mg/L时，去除效果较好，而当H2O2用量再增大，效果并不随之增高。这是因为在一定浓度范围内，随H2O2浓度增大，被紫外光和Fe2+所产生的·OH增多，氧化性增强，大量的·OH有助于克服苯环上-NO2的吸电子作用。但H2O2过高，所产生的·OH有助于克服苯环上的-NO2吸电子作用。但H2O2过高，所产生的·OH在没有与有机物反应之前就相互碰撞而重新生成了H2O2[7]，从而出现降解率反而下降的趋势。

固定H2O2浓度33mg/L，其他条件不变，改变用量来测定Fe2+对去除效果的影响，发现当Fe2+为4mg/L时，硝基苯降解率最高，Fe2+浓度再增大或减小，去除率都逐渐下降。这是因为当Fe2+浓度增大时，其对H2O2分解作用逐渐加强，使H2O2分解为·OH，提高了体系的氧化能力。但当Fe2+浓度过高时，Fe2+分解H2O2的过程中会产生Fe3+，而Fe3+在pH为4时以Fe（OH）2+形式存在，对290～400nm范围内的紫外光有较大吸收，从而降低了紫外线的强度，导致硝基苯去除率下降。

在相同实验条件下，改变pH值，考察pH对硝基苯去除效果的影响。

实验表明pH为4～7之间时除效果较好。这可能是因为在pH为4～7之间Fe3+以Fe（OH）2+形式存在，在紫外光照射下，Fe（OH）2+有如下反应

因此，三价铁的羟基络离子吸收紫外光，生成·OH和Fe2+，Fe2+反过来又可以加速H2O2的分解，使H2O2分解率增大[4]。

另外循环流量的变化，直接影响废气在反应器内停留时间和传质效率，因此影响去除效果。

化学吸收过程为扩散过程和化学反应过程的结合，这就需要为传质提供较大的液面面积和加速传质不饱和层的更新以加大传质驱动力，适当增加气--液相的扰动程度，还能有效的控制反应时间，可提高去除效率，Q为1L/min时，去除率为69.15%，当Q再继续增大，去除率反而下降。

4通风空调中应用考虑的几个问题

·OH对有害气体无选择的经氧化能力使UV/Fenton法在通风空调工程中有着广泛的应用前景。选用反应器时应该考虑它的压力损失小，处理能力大，结构简单，化学吸附效率好，并有较大的操作弹性。对难溶降解的气膜控制过程，增加反应器内的气相湍动液相分散发利于传质。

通常有害气体氧化过程有热量放出，生成产物中H2O，由于空气有害物质的成分相对很小，所以过程中的热量和物量变化对室内的热湿负荷带来的影响不大；虽然空气中的UV辐射会有臭氧产生，但不会构成反应的主体因素。

确定新风量时，应考虑主要污染物的最大深度、去除效率和容许标准值。系统中配以相应的控制装置和检测仪表，以便对瞬间形成的中间产物作必要的分析；以及设备的必要防腐措施。

5总结

UV/Fenton法是一种氧化能力极强的高级氧化工艺，起主要氧化作用的是过氧化氢分解产生的羟自由基·OH。溶液中的H2O2浓度、Fe2+浓度、pH、反应时间都对H2O2分解产生影响。实际应用中，应控制以上因素使其在最佳反应条件下进行。

在UV照射和Fe2+催化的联合作用下，能有效地提高低溶解性和难氧化降解的有机气态污染物在反应器内传质效率和氧化反应速率。反应易于控制和调节，应用性较强。反应可在很短的时间进行，最终产物是CO2和H2O。

运用该方法处理室内挥发性有机物，是改善室内空气品质的可行方法，可用于各类公用建筑和一些生产环境的室内空气治理。

参考文献

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10廖飞凤，硕士研究生论文，哈尔滨工业大学市政环境工程学院，2001