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摘要本文以銷基苯為例，實驗分析了利用紫外線/芬頓試劑（UV/Fenton）凈化室內可揮發性有機氣體（VOCs）的機理、過程、影響因素和處理效果，反應在很短的時間內進行，最終產物是二氧化碳和水。過程中形成的羥自由基·OH具有極強的氧化性，并引發了與氣態污染物間的鏈式反應。并針對空調通風系統中應用的可行性和具體途徑，提出了我們的一些看法

關鍵詞VOCsUV/Fenton法凈化羥自由基

1前言

室內揮發性有機物（VOCs）惡化了室內空氣品質，使傳統的空氣處理方法受到了挑戰。對于復雜的VOCs成分，具有明顯針對性的敏感檢測器的研究和生產還不能滿足實際需求。目前采用的高級氧化處理（例如臭氧和多種光催化氧化材料）對有害氣體具有普適性。然而利用臭氧氧化方法處理室內空氣，由于它的安全性面在一定程度上受到限制。TiO2及表面修飾的各種光催化劑的應用規模還較小，此外與TiO2材料接觸的支撐材料還會在實施過程中出現老化等問題。

Fenton氧化法自1894年H.J.H.Fenton發明以來，在廢水處理中得到廣泛應用[1～9]。這種由H2O2和金屬鹽（Fe2+）組成的引發體系分解活化能很低，在室溫下就可引發污染物的氧化還原反應。亞離子作為催化劑，使其分解活化能較H2O2單獨分解的活化能大大降低。加入紫外線外光（UV）輻射，可顯著提高芬頓試劑的氧化效果。

硝基苯是難溶難降解的劇毒油狀物質。銷基是強鈍化基，銷基苯須在較強的條件下才發生親電取代反應，生成間位產物。本文以銷基苯廢氣作研究對象，討論了它的氧化機理、實驗方法、影響因素，并對空調通風系統中的應用提出我們的一些看

法。

2硝基苯的氧化機理[4、5]

室溫下芬頓試劑可發生如下反應：

受到UV輻射時，下述離解過程可同時進行

其中羥自由基·OH具有極強的氧化性，作為活性中間體，反應中只能瞬間存在，它不僅能使有機污染物降解、礦化，還可使相鄰的同種或不同種分子反應過渡到新的激發態。

硝基苯廢氣降解的過程由液相開始，溶液對硝基苯的吸收是凈化過程的重要環節。反應產物主要為二氧化碳，有機酸及NO2-等。

3實驗方法與分析[10]

3.1實驗方法

實驗流程如圖1。廢氣由反應器底部布氣頭進入，自下而上與Fenton溶液充分接觸、反應，UV輻照可同時進行。凈化后的氣體由頂部排出，或進行循環處理。

圖1UV/Fenton法處理硝基苯廢氣流程簡圖

1-氣溫泵；2-空氣過濾器；3-調節閥；4-氣體流量計；5-配氣瓶；6-緩沖瓶；

7-UV/Fenton反應器；8-采樣口；9-Fenton試劑；10-排空口；11-紫外燈；

12-循環氣泵；13-排氣口；14-循環液泵

利用氣相色譜法（電子捕獲）分析處理前后硝基苯濃度。

配制初始硝基苯廢氣濃度C0=200mg/m3，滌洗器內pH調整為4，加入Fe2+，使[Fe2+]=20mg/L，反應器溫度15℃，循環氣泵流量Q=1L/min，反應時間為1h。

3．2影響因素和分析

硝基苯在UV/Fenton作用下具有較好的去除效果，且H2O2濃度對去除效果有明顯影響。去除效率隨H2O2濃度增大而增大，到33mg/L時，去除效果較好，而當H2O2用量再增大，效果并不隨之增高。這是因為在一定濃度范圍內，隨H2O2濃度增大，被紫外光和Fe2+所產生的·OH增多，氧化性增強，大量的·OH有助于克服苯環上-NO2的吸電子作用。但H2O2過高，所產生的·OH有助于克服苯環上的-NO2吸電子作用。但H2O2過高，所產生的·OH在沒有與有機物反應之前就相互碰撞而重新生成了H2O2[7]，從而出現降解率反而下降的趨勢。

固定H2O2濃度33mg/L，其他條件不變，改變用量來測定Fe2+對去除效果的影響，發現當Fe2+為4mg/L時，硝基苯降解率最高，Fe2+濃度再增大或減小，去除率都逐漸下降。這是因為當Fe2+濃度增大時，其對H2O2分解作用逐漸加強，使H2O2分解為·OH，提高了體系的氧化能力。但當Fe2+濃度過高時，Fe2+分解H2O2的過程中會產生Fe3+，而Fe3+在pH為4時以Fe（OH）2+形式存在，對290～400nm范圍內的紫外光有較大吸收，從而降低了紫外線的強度，導致硝基苯去除率下降。

在相同實驗條件下，改變pH值，考察pH對硝基苯去除效果的影響。

實驗表明pH為4～7之間時除效果較好。這可能是因為在pH為4～7之間Fe3+以Fe（OH）2+形式存在，在紫外光照射下，Fe（OH）2+有如下反應

因此，三價鐵的羥基絡離子吸收紫外光，生成·OH和Fe2+，Fe2+反過來又可以加速H2O2的分解，使H2O2分解率增大[4]。

另外循環流量的變化，直接影響廢氣在反應器內停留時間和傳質效率，因此影響去除效果。

化學吸收過程為擴散過程和化學反應過程的結合，這就需要為傳質提供較大的液面面積和加速傳質不飽和層的更新以加大傳質驅動力，適當增加氣--液相的擾動程度，還能有效的控制反應時間，可提高去除效率，Q為1L/min時，去除率為69.15%，當Q再繼續增大，去除率反而下降。

4通風空調中應用考慮的幾個問題

·OH對有害氣體無選擇的經氧化能力使UV/Fenton法在通風空調工程中有著廣泛的應用前景。選用反應器時應該考慮它的壓力損失小，處理能力大，結構簡單，化學吸附效率好，并有較大的操作彈性。對難溶降解的氣膜控制過程，增加反應器內的氣相湍動液相分散發利于傳質。

通常有害氣體氧化過程有熱量放出，生成產物中H2O，由于空氣有害物質的成分相對很小，所以過程中的熱量和物量變化對室內的熱濕負荷帶來的影響不大；雖然空氣中的UV輻射會有臭氧產生，但不會構成反應的主體因素。

確定新風量時，應考慮主要污染物的最大深度、去除效率和容許標準值。系統中配以相應的控制裝置和檢測儀表，以便對瞬間形成的中間產物作必要的分析；以及設備的必要防腐措施。

5總結

UV/Fenton法是一種氧化能力極強的高級氧化工藝，起主要氧化作用的是過氧化氫分解產生的羥自由基·OH。溶液中的H2O2濃度、Fe2+濃度、pH、反應時間都對H2O2分解產生影響。實際應用中，應控制以上因素使其在最佳反應條件下進行。

在UV照射和Fe2+催化的聯合作用下，能有效地提高低溶解性和難氧化降解的有機氣態污染物在反應器內傳質效率和氧化反應速率。反應易于控制和調節，應用性較強。反應可在很短的時間進行，最終產物是CO2和H2O。

運用該方法處理室內揮發性有機物，是改善室內空氣品質的可行方法，可用于各類公用建筑和一些生產環境的室內空氣治理。

參考文獻

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10廖飛鳳，碩士研究生論文，哈爾濱工業大學市政環境工程學院，2001