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星亦环保-净化原理

2016-08-15 01:09:34 作者:星亦环保

技术特点

1)   无毒无任何副作用。完全超越了传统的臭氧等空气净化器,能在有人在场的环境中持续灭菌、除尘,对人体无毒副作用。能广譜地截获杀灭空气中的各类细菌,测试证明对军团菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、黑色变种芽孢及自然菌杀灭率达99.9%以上,有效去除可吸入颗粒,达到1-10 万级洁净度。

2)   消除污染有害气体异味,初级电子在电场中获得加速,撞击空气中的氧分子。当能量超过氧分子的电离电位时氧分子迅速离子化。失去电子的氧分子变成正极性氧离子(O2+),而释放的电子又与另一中性氧分子结合变成负极性氧离子(O2-),结果是氧离子的两级分化并吸附中性氧分子形成O2+、O2-、O2 等氧聚集的离子群,具有极强的氧化性,可在很短的时间内将污染空气中的有害成分氧化分解为无害的产物和水;

O2+e(3.6eV)→·O+O

H2O+e(5.09eV)→·OH+HO+·OH→·OH2

研究表明:活性自由基·OH 的氧化电位(2.8eV)比氧化性极强的臭氧的氧化电位(2.07eV)还高出35%。·OH 自由基与有机物的反应速度高出几个数量级。而且·OH自由基对氧化污染物的反应是无选择性的,可引发链式反应,直接将污染空气中的大部分有害物质氧化为二氧化碳和水或矿物质。其作用机理如下:

H2S+·OH→HS+H2O

HS+O2+O2++O2-→SO3+H2O

NH3·OH→NH2+H2O

NH2+O2+O2++O2→→NOX+H2O

CH2O+ O2++O2→+·OH→H·COOH+H2O

实践证明,一定浓度污染空气中的大部分有害物质能在很短的间内被氧化分解,转化率平均在90%以上。

技术原理

1)无极灯

无极灯是基于电磁感应的原理,通过磁场进行能量传递,而不像普通荧光灯一样,利用电极,通过电场将外部的电能转化为灯内部工作所需要的能量。

由于无极灯没有电极,灯管部分不存在与易损元件,整个系统的寿命主要取决于电子镇流器,所以这类灯的寿命非常长,可达到6万小时以上。

无极灯的优点:

长寿命、高效节能:由于灯泡内部没有灯丝或电极,因此光源的寿命仅取决于灯的电子线路和灯泡的制造技术,一般寿命可达60000小时。辐射同样的光通量,耗电量仅为白炽灯的1/6,光效能达到65Lm/W。无极灯没有灯丝和电极,按“木桶原理”寿命主要取决于电解电容的寿命和荧光粉的自然衰减。

高显色性:采用荧光三基色粉,电光转换效率高即光效高,显色指数大于80,光线柔和,光色度接近太阳光,低眩光,呈现被照物体的自然色泽。

快速启动:可低温启动,可立即启动和再启动,启动时间小于0.5秒,不受频繁开关限制,不会有普通的带电极放电等造成明显的光衰退现象。

高功率因数设计:功率因数>0.98,整套无极灯消耗功率非常接近输入功率。

光源无频闪:由于工作频率高达2.65MHz,所以视为“完全没有频闪效应”。

低维护成本:一般的白炽灯、日光灯、节能灯、及其它气体放电灯都有灯丝或电极,而灯丝或电极的溅射效应恰恰是限制灯使用寿命的必然组件。无极灯没有电极,是靠电磁感应原理与荧光放电原理相结合而发光,所以它不存在限制寿命的元件,所以光源理论寿命长达6万小时,可以大大减少更换光源维护费用,特别适用于换灯困难或对安全要求及高的重要场所。

2)电磁场

利用电场和磁场共同的类似电磁炉效应和生物催化剂联合效应的作用杀菌;

通过C波段紫外线照射,让臭气分子吸收光谱光电子产生能级跃迁,然后发生瞬间光化学反应,引发臭气分子间互相反应进行转换,将VOCS气体进行分解,由大分子转变成小分子。

3)紫外线

利用特定波长的高能紫外线光束的高效杀菌能力,裂解恶臭气体中细菌的分子键,破坏细菌的核酸(DNA),裂解恶臭气体如:氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯,硫化物H2S、VOC类,苯、甲苯、二甲苯的分子链结构,使有机或无机高分子恶臭化合物分子链,迅速降解转变成低分子化合物,如CO2、H2O等。彻底达到脱臭及杀灭细菌的目的。

紫外线B波段,波长275~320nm,又称为中波红斑效应紫外线。中等穿透力,它的波长较短的部分会被透明玻璃吸收,日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收。

紫外线C波段,波长200~275nm,又称为短波灭菌紫外线。它的穿透能力最弱,无法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外线几乎被臭氧层完全吸收。紫外线杀菌灯发出的就是紫外线C短波紫外线。

紫外线D波段,波长100~200nm,又称为真空紫外线。它的穿透能力极弱。它能使空气中的氧气转化成臭氧,称为臭氧发生线。

4)臭氧

由于VOCS气体接受高能紫外线光束发生氧化还原反应,不断产生一定量的臭氧,臭氧又在瞬间不断得失电子离解产生氧原子和氢氧根离子,其中氢氧根离子具有高的氧化性;产生游离氧,即活性氧,游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合,进而产生臭氧。   C波紫外光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应,使恶臭气体物质其降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳。

紫外线+O2→O-+O*(活性氧)O+O2→O3(臭氧);

臭氧很不稳定:

在常温常态常压下即可分解为氧气。臭氧、氯和二氧化氢的氧化势(还原电位)分别是2.07.1.36.1.28伏特,可见臭氧在处理水中是氧化力量最强的一种。臭氧的氧化作用导致不饱和的有机分子的破裂。使臭氧分子结合在有机分子的双键上,生成臭氧化物。臭氧化物的自发性分裂产生一个羧基化合物和带有酸性和碱性基的两性离子,后者是不稳定的,可分解成酸和醛。其反应式为: 2O3 →3O2 + 285kJ ( 1-2 ),由于分解时放出大量热量,故当其含量在 25 %以上时,很容易爆炸。但一般臭氧在空气中,臭氧的含量很难超过 10 %以上。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。

臭氧的氧化能力:

臭氧的氧化能力极强,其氧化还原电位仅次于F,在其应用中主要用这一特性。

a 、与无机物的氧化反应

臭氧与亚铁、Mn2+ 、硫化物、硫氰化物、氰化物、氯等均发生反应如:

O3+SO2==SO3+O2;O3+CO==CO2+O2;O3+NO==NO2+O2;7O3+6NH3==6NO2+9H2O ;4O3+PbS==PbSO4+4O2;Ag+O3==AgO+O2;XeO3+4OH-+O3==XeO6(4-)+O2+2H2O;3CN-+O3==3OCN2 2OCN2+O3==CO2+O2+N2

b 、臭氧与有机物的反应

臭氧在水溶液中与有机物的反应极其复杂,

⑴ 臭氧与烯烃类化合物的反应:臭氧容易与具有双链的烯烃化合物发生反应,反应的最终产物可能是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体。臭氧化物分解成醛和酸。

⑵ 臭氧和芳香族化合物的反应:臭氧和芳香族化合物的反应较慢,在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中,其反应速度常数逐渐增大。

⑶ 对核蛋白(氨基酸)系、有机氨也都发生反应:臭氧在下列混合物的氧化顺序为:链烯烃>胺>酚>多环芳香烃>醇>醛>链烷烃臭氧具有很强的氧化性,除了金和铂外,臭氧化空气几乎对所有的金属都有腐蚀作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化,但含铬铁合金基本上不受臭氧腐蚀。基于这一点,生产上常使用含 25% Cr的铬铁合金(不锈钢)来制造臭氧发生设备和加注设备中与臭氧直接接触的部件。

⑷臭氧对非金属材料也有了强烈的腐蚀作用:即使在别处使用得相当稳定得聚氯乙烯塑料滤板等,在臭氧加注设备中使用不久便见疏松、开裂和穿孔。在臭氧发生设备和计量设备中,不能用普通橡胶作密封材料,必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等。

化学性质及功效:

臭氧(O3)是氧气(O2)的同素异形体,它是一种具有特殊气味的淡蓝色气体。分子结构呈三角形,键角为116°,其密度是氧气的1.5倍,在水中的溶解度是氧气的10倍。臭氧是一种强氧化剂,它在水中的氧化还原电位为2.07V,仅次于氟(2.5V),其氧化能力高于氯(1.36V)和二氧化氯(1.5V),能破坏分解细菌的细胞壁,很快地扩散透进细胞内,氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶等,也可以直接与细菌、病毒发生作用,破坏细胞、核糖核酸(RNA),分解脱氧核糖核酸(DNA)、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物,使细菌的代谢和繁殖过程遭到破坏。细菌被臭氧杀死是由细胞膜的断裂所致,这一过程被称为细胞消散,是由于细胞质在水中被粉碎引起的,在消散的条件下细胞不可能再生。应当指出,与次氯酸类消毒剂不同,臭氧的杀菌能力不受PH值变化和氨的影响,其杀菌能力比氯大600-3000倍,它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的,在水中臭氧浓度0.3-2mg/L时,0.5-1min内就可以致死细菌。达到相同灭菌效果(如使大肠杆菌杀灭率达99%)所需臭氧水药剂量仅是氯的0.0048%。臭氧对酵母和寄生生物等也有活性,例如可以用它去除以下类型的微生物和病毒。

①病毒:已经证明臭氧对病毒具有非常强的杀灭性,例如Poloi病毒在臭氧浓度为0.05-0.45mg/L时,2min就会失去活性。

②孢囊:在臭氧浓度为0.3mg/L下作用2.4min就被完全除掉。

③孢子:由于孢衣的保护,它比生长态菌的抗臭氧能力高出10-15倍。

④真菌:白色念珠菌(candida albicans)和青霉属菌(penicillium)能被杀灭。

⑤寄生生物曼森氏血吸虫(schistosoma mansoni)在3min后被杀灭。

此外,臭氧还可以氧化、分解水中的污染物,在水处理中对除嗅味、脱色、杀菌、去除酚、氰、铁、锰和降低COD、BOD等都具有显著的效果。

5)光触媒

光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称,它涂布于基材表面,在光线的作用下,产生强烈催化降解功能:能有效地降解空气中有毒有害气体;能有效杀灭多种细菌,并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理;同时还具备除臭、抗污等功能。

光触媒在光的照射下,会产生类似光合作用的光催化反应,将空气中的水或氧气催化成氧化能力极强的羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(O2·)、活性氧(HO2·,H2O2)等具有极强氧化能力的光生活性基团,这些光生活性基团的能量相当于3600K的高温,具有很强的氧化性,这些强氧化性基团可强效分解各种具有不稳定化学键的有机化合物和部分无机物,并可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体。

纯净光触媒在光照射下,除了能发生光催化反应外,还会发生光化学活性反应,这种光化学活性反应是由光触媒内在晶格缺陷引起的,这种反应会释放新生态氧[O],新生态氧通过物质迁移,与光触媒本身及家具表面材料进行反应,会导致物质有机聚合物氧化、降解,最终造成涂膜的粉化和失光,缩短其使用寿命,造成家具表面失色或斑驳。所以,必须要对光触媒进行特殊工艺的无机包覆,从根本上解决光触媒的光化学活性反应问题。

光触媒本身是一种催化剂,不直接参与降解反应,它通过吸收光能把水或氧气转化成强氧化活性基团,而强氧化活性基团使空气污染物降解,所以必须直接接触到水分子或氧分子。而且一般光催化反应都是多相光催化过程,反应过程都在界面发生。光催化反应效率由催化剂自身的量子效率和反应过程条件两个方面决定。光催化材料表面的微观结构也很重要,它直接影响了光催化反应的效率。好的光催化材料微观表面应该是粗糙的、凹凸不平的(以原子力显微镜微观结构照片为准就像遍布陨石坑的月球表面),这样可以增加捕捉甲醛、VOC等有机物气体分子的机率,产生纳米界面材料的二元协同效应进而增强降解净化能力。

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