SOT-协同氧化技术
协同氧化技术(synergism oxidation technologies,SOTs),是一种复合氧化技术,该技术主要用于大气污染治理,包括VOC的治理。
基本信息
- 中文名
SOT-协同氧化技术
- 外文名
synergism oxidation technologies,SOTs
- 适用范围
废气治理 VOC治理
- 专利号
201320320835.6
工作原理
协同氧化是一种复合氧化技术,VUV/PACS/O3/OH-,在等离子发生器及紫外光源激发出等离子体和高能光子的共同作用下,设备内部发生等离子体裂解反应、VUV紫外光解反应、臭氧高级氧化反应、光催化氧化反应,其作用远远大于单一的反应手段,不仅如此,这些反应之间还有个相互促进和互为转化的效应。在这个过程中,等离子体、光量子、臭氧、羟基、催化剂等共同发生作用,协同分解的结果是有效降解了大分子有机物质,经过一系列复杂的氧化还原反应后最终生成小分子化合物CO2和H2O等。其反应过程详解如下:
(1)等离子体裂解
通过DBD放电技术,产生非平衡低温等离子体。等离子体含有大量电子、离子、分子、中性原子、激发态原子、光子和自由基,宏观上呈中性,但其表现出很高的化学活性。同时,通过超频振荡,赋予这些等离子体极大的机械能,加速等离子体的运动和扩散范围,大大增强等离子与气体分子的碰撞概率。在气相化学过程中,气体分子在电场中携能电子的作用下,吸收了电子的能量被激发并部分离解,产生各种碎片自由基。由于处理废气中大部分含有氧气和水蒸气,碎片自由基含有大量的臭氧、高能氧原子和氢氧自由基等,可以与各种污染物如HC、SO2、H2S、RSH、VOC等发生作用,不同的条件下能转化生成CO2、H2O、N2、S等各种形态物质。
其主要反应式如下:
电场 + 电子 → 高能电子
| 受激原子|
高能电子 + 污染物 → {受激基团} (活性基团)
| 游离基团|
活性基团 + O2 → 生成物 + 热
活性基团 + 活性基团 → 生成物 + 热
等离子裂解的主要作用有三个方面的作用:
一是通过等离子体的能量把废气分子团裂解为碎片自由基,通俗点讲就是打破废气分子键,成为小分子,为进一步氧化创造条件;
二是产生大量的O3和羟基,为深度处理废气提供氧化剂。
三是O3和羟基与废气碎片自由基发生氧化反应,初步去除一部分废气或臭气。
(2)VUV紫外光解
紫外灯被激发后,大量高密度的光量子辐射出来,紫外线输出无死角,可以与废气分子充分进行碰撞接触,废气停留的时间越长被光量子撞击的频率和次数就越多。不同波长的紫外线所带有的能量也不同,波长越短,能量越强,氧化电位也越高,高氧化电位的光量子可以打破低氧化电位的分子键,反之则不行。当光量子所带的能量大于污染物分子的化学键能时就可以将气体分子键打破,从而使废气如挥发性有机物(VOCs)发生开环和断裂等多种反应,降解变成小分子化合物或反应中间体。同时,因废气中含有大量的氧气和水蒸汽,这两种成分在光量子的作用下同样会生成臭氧和羟基,这些成分混杂在一起并发生碰撞,紧接着发生一系列的氧化还原反应,将废气大分子或臭气分子团分解变成CO2、H2O等低分子化合物。
本工艺的作用机理可分为三步: