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臭氧的处理方法

  臭氧的处理方法_能源/化工_工程科技_专业资料。臭氧(O?) ,是氧气(O?)的同素异形体,在常温下,它是一种有特殊臭味的 淡蓝色气体。臭氧主要存在于距地球表面 20~35 公里的同温层下部的臭氧层中。 在常温常压下,稳定性较差,可自行分解为氧气。

  臭氧(O?) ,是氧气(O?)的同素异形体,在常温下,它是一种有特殊臭味的 淡蓝色气体。臭氧主要存在于距地球表面 20~35 公里的同温层下部的臭氧层中。 在常温常压下,稳定性较差,可自行分解为氧气。臭氧具有青草的味道,吸入少 量对人体有益,吸入过量对人体健康有一定危害(不可燃,纯净物)氧气通过电 击可变为臭氧。臭氧不溶于液态氧,四氯化碳等,可溶于水,且在水中的溶解度 较氧大,0℃,一标准大气压时,一体积水可溶解 0.494 体积臭氧。在常温常态常 压下臭氧在水中的溶解度比氧高约 13 倍,比空气高 25 倍。但臭氧水溶液的稳定 性受水中所含杂质的影响较大, 特别是有金属离子存在时, 臭氧可迅速分解为氧。 在纯水中分解较慢。臭氧的密度是 2.14g/L(0°C,0.1MP),沸点是-111°C,熔 点是-192°C。 臭氧分子结构是不稳定的,它在水中比在空气中更容易自行分解。 臭氧虽然在水中的溶解度比氧大 10 倍,但是在实用上它的溶解度甚小,因为它 遵守亨利定律, 其溶解度与体系中的分压和总压成比例。臭氧在空气中的含量极 低,故分压也极低,那就会迫使水中臭氧从水和空气的界面上逸出,使水中臭氧 浓度总是处于不断降低状态。 臭氧在光照条件下,它会迅速分解为氧气. 如白天它的寿命不超过 3 min , 若在高温、潮湿环境下,其分解则更快,但在黑暗、干燥和低温条件下,臭氧的寿 命可达 15 h ,这也是臭氧的储存或运输条件。含量为 1 %以下的臭氧,在常温 常态常压的空气中分解半衰期为 16h 左右。随着温度的升高,分解速度加快, 温度超过 100℃ 时,分解非常剧烈,达到 270℃高温时,可立即转化为氧气。 臭氧在水中的分解速度比空气中快。 在含有杂质的水溶液中臭氧迅速回复到形成 它的氧气。 如水中臭氧浓度为 6.25×10 -5 mol/L(3mg/l) 时,其半衰期为 5 ~ 30min ,但在纯水中分解速度较慢,如在蒸馏水或自来水中的半衰期大约是 20min ( 20℃ ) ,然而在二次蒸馏水中,经过 85min 后臭氧分解只有 10 %, 若水温接近 0℃ 时,臭氧会变得更加稳定。臭氧在冰中极为稳定,其半衰期为 2000 年。 臭氧本身是一种非常活泼的气体,其三个氧原子的结构非常不稳定,直接排 空时臭氧会自己分解掉变成氧气;同时臭氧的氧化性极强,极易对人体的呼吸道 造成伤害,因而当臭氧在室内循环而不能及时排到室外时便需要对其进行处理, 借用外力帮助促成臭氧的分解,是一种不稳定的气体,它的半衰期只有三十分钟 左右, 常温常压下,它最多也就存在三十分钟左右,之后臭氧(O3)会很快被还 原成氧气(O2) 。 去除臭氧的方法很多的,比较常用的就是加温和用活性炭吸附。 有文献证明低浓度下臭氧的半衰期和温度和湿度有关,温度湿度增加的话, 臭氧消除的速率变大。把空净放在暖气和加湿器附近。能减少点臭氧是一点吧, 纯靠 hepa 网过滤的空净养不起。 有以下几种,一是让空气流动,冲淡臭氧浓度,最后达到消除.二是加温,当温 度达到 60 摄氏度左右时,臭氧会迅速还原成氧气.三是利用臭氧的强氧化性,释 放其它易于发生氧化反应的物质,中和臭氧.(比较麻烦,成本也高,不值得提倡)。 当臭氧接触到带有催化剂的臭氧滤网表面时,经氧化还原反应,使得臭氧分 解出来的不稳定的氧原子重新组合变成氧气,从而消除高压静电所产生的臭氧, 防止造成空气的二次污染。 (1) 细线或其他形式的尖端放电的电晕效果很好, 但静电场工作电压超过 7000V 就会产生过量的臭氧和其他空气污染物。 (2)静电场工作状态还与电场强度有关。在窄间距的静电场装置中,静电场放 电区的电场强度大于 6kV/cm,就会产生过量的臭氧。 (3)静与电场装置配套的限流型高压电源可以有效控制电晕电流,以免产生过 量的臭氧。 (4)静电场装置的电极的间距一定要达到较高的精度,防止电极的间距偏差引 起局部火花放电产生过量的臭氧。 (5)静电场装置的绝缘结构应有防护措施,防止绝缘结构受潮或受污染引起局 部爬电或炎花放电产生的过量的臭氧。 (6)与静电场装置配套的介质吸附装置能高效去除臭氧。 电压与臭氧浓度的关系: 实验中,保持风速在 0.6m/s、0.8m/s、1.0m/s、1.2m/s 和 1.4m/s,调整电 源为 25KV、27.5KV、30KV、32.5KV、35KV 获得三个测点的臭氧浓度,实验得到, 在不同风速下,随着电压的升高,臭氧浓度相应的增大。例如,风速为 1.0m/s 时,电压从 25KV 升高到 35KV 时,臭氧浓度也从 0.49 上升为 0.082ppm,这主要 是因为随电压的升高,气体电离程度加强,导致臭氧浓度增大。 臭氧与气流方向的关系: 实验得得到,沿着气流的方向,臭氧浓度一次增大,其主要是由于沿气流方 向电离产生臭氧的积累效果。 臭氧浓度随风速的关系: 实验得知:对某一测定点而言,在一定电压下,臭氧浓度随风速的增大而减 小。例如,在电压为 35KV 时,第二测点风速从 0.6m/s 升高到 1.4m/s 时,臭氧 浓度从 0.131ppm 下降到 0.069ppm。这是因为在同一电压下,产生的臭氧速率固 定, 风速越大, 用于带走和稀释臭氧的空气量大, 臭氧被稀释, 其浓度也就变小。 电除尘器箱体内臭氧平均浓度变化规律: 实验得: 在一定的风速下, 静电除尘器箱体内臭氧平均浓度与所施加电压近 似呈线性关系,且电压越大,臭氧浓度越高。在风速为 1.0m/s 时,随着电压 从 25KV 上升到 35KV,箱体内臭氧浓度也从 0.062ppm 线ppm。 在一定的电压下,臭氧平均浓度跟风速近似成线性关系,且风速越大,箱体 内臭氧平均浓度越小。在电压为 3 0 k V 时,随着风速从 0.6m/s 增加 1.4m/s, 箱体内臭氧浓度也从 0.101ppm 线ppm。 促使臭氧加速分解的方法有很多,包括活性炭法、热分解法、电磁波辐射分 解法、药液吸收法以及催化分解法等,其中研究最多的就是催化分解法。如前所 述,催化分解法是目前国内外采用较多的,也是最有效的分解臭氧的方法之一。 MnO2 催化剂: 采用 MnO2 作为骨架,分解效率高,催化剂寿命长; 锰氧化物 催化剂: 以高分子材料为载体,廉价且分解性能好; MnO2 和 MnCO3 分解催化剂: 适合于高湿度条件,分解性能好; 含过渡金属氧化物的分解催化剂: 廉价、具有 良好的持续催化性能,对脱臭、脱色、杀菌、分解有机物后剩余臭氧的分解特别 有效; 含贵金属的催化剂: 含 Pt 、 Pd 、 Ph 等贵金属,具有良好的催化性能, 其成本较高; 含钛的催化剂: 含锐钛矿型 TiO2 ,催化性能良好; 另外,刘等研 制了 3 种含 Mn 催化剂和 1 种贵金属催化剂,它们在高湿度条件下分解高浓度 O3 取得了满意的效果. .研究结果表明 : 水中含有的过渡金属离子少 ,臭氧水就稳定 , 臭氧在自来 水、蒸馏水、双蒸水中的半衰期分别为 19 、77 、173min; 水温越低,臭氧分解 越慢, 5℃时其半衰期为 170 min ,而 30℃时半衰期仅为 32 min。因此,降低溶 液的温度可以增加臭氧的稳定性; 在碱性溶液中臭氧分解相当快,而在酸性溶液 中臭氧分解明显减慢,稳定性大大改善; 少量的醋酸、柠檬酸可以大大提高臭氧 水的稳定性。 专利: 1-复印机除臭氧器: 过滤器是由聚氨酯海绵为载体,渗透了大量的除臭氧还 原剂。 过滤器的两侧各有两层微孔的金属丝网, 一方面起固定和压紧载体的作用, 一方面金属丝网又起到吸附臭氧的作用。 2-灰霾和臭氧空气净化过滤器:壳体设置有 PM2.5 的颗粒物过滤层(主要为 玻璃纤维滤纸、聚丙烯熔喷静电驻极滤纸,聚丙烯熔喷静电驻极复合滤纸、可用 吸尘器清洁的复合滤纸、 可以使用水洗的聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯微孔膜过滤滤 纸或者 HFPA 过滤纸) ,有机污染物净化层(活性炭或者改性活性炭、分子筛或改 性分子筛、过氧化物氧化吸收材料等)和臭氧净化过滤层(锰-钯催化剂、铂族 贵金属催化剂、有机催化剂或化学中和剂) 。 3-一种活性炭除臭氧过滤网的制造方法:将活性炭和分散剂以及催化剂配 合,再加上胶黏剂,再和用水溶解好的阻燃剂制作而成。可以消除甲醛、氨、苯 和甲苯等有害气体,同时对消除臭氧有明显的效果。 分散剂采用甲基纤维素或羧甲基纤维素分散剂。 催化剂采用具有还原性的碘 化钾或硫代硫酸钠。胶黏剂采用丙烯酸胶、聚乙烯醇、氨酯乳液、丙烯乳液、乳 酸依稀乳液、 乳液的丁苯橡胶和丁腈橡胶的任一种。阻燃剂采用氢氧化镁或者氢 氧化铝。 (重量配比为:30g 活性炭,110g 分散剂,25g 35%的催化剂水溶液,35g 胶黏剂,80g 6%阻燃剂水溶液。 ) 4-用于空气净化器使用的臭氧过滤网: 臭氧过滤网采用的矩形板上设有数个 正六边形的通孔,在数个正六边形通孔内表面喷涂一层锰、碳合成材料。过滤网 采用铝材质。臭氧过滤网的厚度为 12mm。所述的正六边形通孔孔径的对边距离 为 0.4-3.2mm。 5-一种单管道除臭氧装置: 解决了目前臭氧去除装置一般采用的固体氧化物 制成的臭氧过滤网具有去除效率很低,会产生有害粉尘造成二次污染的技术问 题。其特征在于包括一螺旋状通风管道 (1) 和接水容器 (2) , 所述通风 管道 (1) 的上端口处装有风机 (3) , 所述通风管道 (1) 的下端口连接 接水容器 (2) , 所述螺旋状通风管道 (1)开有多个进液孔,利来国际老牌娱乐。 所述进液孔 通过输液管 (4)连接一进水口位于所述接水容器内的水泵 (5) , 所述的接 水容器 (2)内装有含臭氧处理剂的除臭氧水。 6-一种多管道除臭氧装置:其特征在于包括一中空壳体 (1) , 所述的壳 体上部 (1) 贯穿有多个上下并列斜向设置的通风管道 (2) , 所述壳体 (1) 下部且位于所述通风管道 (2) 低位管口下方向侧边延伸形成一向上开口的凸 腔 (3) , 所述通风管道 (2)的高位管口处装有风机 (4) , 所述的通风 管道 (2) 上均开有进水孔 (5) , 所述的进水孔通过输液管 (6) 连接一 位于所述壳体内腔底部的水泵 (7) 。 7-冷触媒室温稳定去除臭氧: 采用氧化还原 - 回流法:1. 掺杂的氧化钛分子筛粉末的制备 氧化还原 - 回流法主要步骤 : 按照一定的摩尔比, 将四价钛盐、 强氧 化剂、 硝酸铁盐在酸性溶液中混合, 生成的黑色沉淀物在 90~100℃的水溶液 中剧烈搅拌回流 12~48h 后, 过滤、 洗涤, 在 100~150℃干燥 10~24h, 然 后在 200~700℃焙烧得到铁掺杂的氧化钛分子筛触媒材料。 2. 掺杂的氧化钛 分子筛整体型触媒材料的制备。 称取一定量掺杂的氧化钛分子筛, 加入一定比 例的去离子水和权利要求 9 中的无机粘合剂, 高速搅拌 1~24h, 得到一定浓 度掺杂的氧化钛分子筛浆液。 将预先处理好的蜂窝陶瓷或多孔金属泡沫浸渍在上 述掺杂的氧化钛分子筛浆液中, 浸渍 0.5 ~ 5min 后取出, 吹尽孔道中的残液, 在空气中阴干后 80~150℃干燥 8~24h,在 200~800℃空气下焙烧 1~ 24h,得 到掺杂的氧化钛分子筛蜂窝陶瓷或多孔金属泡沫整体型触媒材料。 8-除臭氧过滤网: 除臭氧过滤网为金属铝或者陶瓷或者纸或纤维材质织造而成,网孔呈蜂窝 状,过滤网表面上喷涂有活性炭、氧化分解催化剂、纳米银抗菌剂和润湿分散剂 以及成膜剂的涂层。连接部上设有双面胶或者黏胶,所用框体的材质为纸或者塑 料或者金属, 所用除尘除异味过滤网材质为静电过滤棉或活性炭过滤棉或其他过 滤片。 两层过滤网与进风口留有一定的空间,这个空间可使臭氧或异味气体与过 滤网表面充分接触。 9-一种除臭氧的风道系统: 其特征在于位于该风道内的任意位置处设有臭氧清除装置, 所述风道设置于 带有送风机构的壳体, 该壳体内设有与风道连接的出风口连接的出风口,所述风 道与送风机构之间设有高压电极。所述臭氧清除装置位于送风口与出风口之间, 为若干块的热敏电阻陶瓷电热器。 本实用新型的有益效果在于臭氧清除装置位于所述送风机构与出风口之间, 该臭氧清除装置为热敏电阻陶瓷电热器, 也可以为一组或多组的电热丝, 由送 风机构把高压电极电离出的臭氧等物质向出风口输出, 当中经过臭氧清除装置 预设的高温输出, 使相对多余的臭氧受高温而分解出氧气, 在降低臭氧对人体 危害的同时又可增加含氧量, 有效提高室内空气的质量。 10-一种除臭氧催化剂模块: 本实用新型公开了一种除臭氧催化剂模块, 其为臭氧催化剂制成的多孔状块 体, 除臭氧催化剂由片状陶瓷基体和形成在陶瓷基体的全部外表面上的催化除 臭氧涂层构成, 该催化除臭氧涂层用于去除臭氧气体。本实用新型提供的除臭氧 催化剂模块为多孔状,催化除臭氧涂层与臭氧气体的接触面积大, 去除臭氧效 率高、 效果好; 催化除臭氧涂层通过催化臭氧气体分解或转化为无臭氧气体方式 进行去除,因此,可长期使用;此外,除臭氧催化剂模块的安装非常方便。 一种除臭氧催化剂模块, 其特征在于 : 所述除臭氧催化剂模块为除臭氧 催化剂制成的多孔状块体, 所述除臭氧催化剂由片状陶瓷基体 (1)和形成在 陶瓷基体 (1)的全部外表面上的催化除臭氧涂层 (2)构成, 所述催化除臭 氧涂层 (2)用于去除臭氧气体。 由图 2 所示的除臭氧催化剂制成的。除臭氧催化剂由片状陶瓷基体 1 和在 片状陶瓷基体 1 的表面上形成的催化除臭氧涂层 2 构成。 催化除臭氧涂层 2 通过 催化臭氧气体分解或转化为无臭气体方式进行去除。由于催化除臭氧涂层 2 与 臭氧气体的接触面积大, 因此, 臭氧去除效率高、 效果好。 11-一种多功能除臭氧蜂窝网的制造方法: A、织造蜂窝滤网:选用一块载体,然后通过拉制生成多孔蜂窝滤网,按实 际要求的使用,切割合适的尺寸,制成蜂窝滤网。 B、配置除臭氧溶液:除臭氧溶液的组分包括有均匀搅拌在一起的活性炭、 氧化分解催化剂、纳米银抗菌粉、润湿分散剂、成膜剂和水,他们的重量比为 15-25:25-35:1-2:30-40:20-30:150:。 C、预热及喷涂除臭氧溶液:将蜂窝滤网预热至一定的温度,将配成的除臭 氧溶液均匀地喷涂在预热后的蜂窝滤网的内表面上, 烘干或晾干即可制成除臭氧 蜂窝滤网。 臭氧的催化分解法研究: 方法 1: 实验操作: 催化剂制备流程 :硝酸盐溶液- Al2O3- 浸渍- 烘干- 焙烧- 成品催化剂。 单组分催化剂的制备 分别配制一系列不同浓度的硝酸盐溶液各 50 mL ,然 后分别称取 5 gAl2O3 载体浸泡在浸渍液 中 ,使之与硝酸盐溶液充分混合 ,在 80 ℃条件下烘干, 然后将样品放入马弗炉 ,500 ℃焙烧 4 h ,得到待 试催化剂。 双组分催化剂的制备 配制一定浓度的双组分硝酸盐溶液 ,两种盐的质量比 分别为 5∶1、 2∶1、 1∶1、 1∶2 和 1∶5 ,各配制 50 mL ,然后分别称取 5 gAl2O3 载体浸渍于上述溶液中 ,使之充分混合 ,在 80 ℃条件下烘干 ,然后将样 品放 入马弗炉 ,500 ℃焙烧 4 h ,得到待试催化剂。 结论: 催化剂的催化分解活性随着温度的升高有增强的趋势,在 200~500 ℃时 , 这种趋势比较明显,但当温度升到 500 ℃以上时 ,催化剂的活性并无进一步的 提高。 在一定范围内随着焙烧温度的升高 ,催化剂的比表面积有所增大,有利于提 高催化效果。 随着焙烧时间的延长 ,催化剂的分解效率有增大的趋势, 尤其在臭氧的初始 浓度比较大时这种趋势更加明显。 不同金属氧化物的催化分解活性差异很大 ,其催化分解活性次序为:Co Mn ≈Ni Cr Fe Zn Mg Cu Ag Sn Pb U Cd Al Si≈Bi≈Ce ≈Ca≈La Na。 Co 氧化物的催化分解效率和寿命明显比 Mn 氧化物好。在催化剂总量较小的 情况下(10 g· m- 3Mn + 10 g· m- 3Co) ,双组分金属氧化物催化剂在长时间 通入 O3 的情况下 ,仍具有良好的催化分解作用。甚至达到了浓度大 50 倍的 (500 g· m- 3) Co 氧化物的催化能力。由此看出 ,双组分催化剂比单组分的性 能有明显的优势。

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