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恶臭是仅次于噪声的第二大公害,为了寻求有效的治理技术,本文以中低浓度的硫化氢、二硫化碳为研究对象,采用微波放电和电容放电激发内充惰性气体物质的无极灯,发出紫外辐射,对新型无极紫外辐射技术常温常压降解流动态恶臭气体进行了实验室研究。
通过调节进气浓度、停留时间、外施电压,比较不同的实验条件对降解效果的影响,并在相同的实验条件下,比较无极灯内填充的不同物质对降解效果的影响;通过考察降解率、能量密度、绝对处理量、能量利用率等参数考察降解效率,评价实验体系在技术、经济上的可行性。对无极紫外灯对H2S气体和CS2气体的降解效果进行了对比研究,对无极紫外灯的辐射波长与填充物质进行了初步探讨。研究结果表明:
微波放电无极紫外灯和电容放电无极紫外灯对中低浓度的硫化氢废气和二硫化碳废气有较好的处理效果。无极紫外灯发出的紫外辐射可以直接使恶臭气体分子断键(直接分解);气流中的H2O、CO2、O2等分子吸收了紫外辐射也可产生O2·-/HO2·/O·/OH·等活性自由基,这些活性粒子再与恶臭气体分子反应,引起硫化氢分子和二硫化碳分子的降解(间接分解);此外,无极紫外灯的激发方式,微波放电等离子体和电容放电区域形成的等离子体也可以对硫化氢分子和二硫化碳分子起到协同降解的作用(间接分解)。
采用微波放电激发内充Ar/Hg的无极汞灯和内充Kr/I2的无极碘灯,分别发出185/253.7nm和178.3/180.1/183/184.4/187.6/206.2nm的紫外辐射,对0～25mg/m3的H2S废气进行降解。H2S气体的降解率随着进气浓度的增加显著下降,随气体停留时间的增加稍有提高,气体通道的管径对降解率的影响较大。当管道的内管径为36mm,管道气体流速为0.6m/s,微波无极汞灯(停留时间1.5s)对1.6mg/m3的H2S降解率为89.4％;对19.5mg/m3的H2S降解率为52.3％,绝对处理量为4.30μg/s,产能为77.3mg/kWh;微波无极碘灯(停留时间1.2s)对1.3mg/m3的H2S降解率为87.6％;对18.9mg/m3的H2S降解率为56.0％,绝对处理量为4.48μg/s,产能为80.5mg/kWh。
采用同样的微波放电激发如上无极汞灯(185/253.7nm)和内充不同量的Kr/I2的无极碘灯(178/183.1/206.3/253.2nm),对0～130mg/m3的CS2废气进行降解。在室温条件下,湿度40％,当管道的内管径为46mm,管道气体流速0.2m/s(停留时间2s),初始浓度100mg/m3时,微波无极汞灯光解CS2的效率可达75％以上;微波无极碘灯对CS2的光解效率亦达到50％以上。当管道风速为2m/s(停留时间0.2s)时,微波无极汞灯对110.0mg/m3的CS2的降解率为35.1％,绝对处理量为103.91μg/s,产能达到1870.5mg/kWh;微波无极碘灯对120.3mg/m3的CS2的降解率为22.2％,绝对处理量为72.07μg/s,产能达到1297.2mg/kWh。
最后研究了电容放电激发的无极碘灯(Kr/I2)和无极溴灯(Kr/Br2)对0～130mg/m3的H2S气体的降解,研究了气体流速、缓冲气体Kr的压强、填充的I2/Br2量、外施电压、初始浓度对H2S的降解率的影响。在室温条件下,湿度40％,管道气体流速0.5m/s(气体停留时间0.4s),电压为7500V时,灯内填充50TorrKr和5mgI2的无极灯对初始浓度为102.8mg/m3的H2S废气降解效果达到70％以上,绝对处理量达到19.7μg/s,产能达到500.8mg/kWh;灯内填充1TorrKr和1TorrBr2的无极灯对进气浓度为115.4mg/m3的H2S废气的降解效果达到70.0％,绝对处理量达到20.6μg/s,产能达到467.6mg/kWh。
此外,本文采用IC、FT-IR对无极紫外灯降解恶臭气体的产物进行了分析,并着重讨论了产物的安全性。