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江陰噴漆廢氣處理設(shè)備技術(shù)原理
微波無極燈
微波具有提高化學(xué)反應(yīng)速率，減少反應(yīng)步驟的優(yōu)點。在微波的協(xié)同作用下，微波無極燈作為光催化光源表現(xiàn)出令人鼓舞的光催化效果。另外，無極燈還具有一些普通紫外燈所不具有的優(yōu)點，如制造容易、價格低廉、能耗小、光強大和反應(yīng)器簡單等。在現(xiàn)場實際運行的過程中，微波無極燈完*了現(xiàn)場高溫、高濕度、耐酸堿腐蝕不易清潔和維護等問題，并zui大程度地減少現(xiàn)場爆炸的危險。
微波無極燈工作原理是在石英玻璃料形成的密閉殼體內(nèi)填充可蒸發(fā)金屬和稀有氣體的混合物。稀有氣體的作用是激發(fā)等離子體放電。當(dāng)無極燈放置于微波場中，稀有氣體被激發(fā)產(chǎn)生低壓等離子體，通過等離子體放電產(chǎn)生熱使可蒸發(fā)的金屬變?yōu)檎羝麘B(tài)，產(chǎn)生更多的等離子體，增大等離子體壓力，釋放更多的能量，形成更高的發(fā)光效率。
微波無極燈作為一種高效光源代替普通紫外燈作為光催化氧化反應(yīng)器的光源具有許多優(yōu)點：
1、 能夠?qū)崿F(xiàn)光和微波的協(xié)同作用。具有較高的光催化活性，雖然微波的能量(當(dāng)微波功率為2．45 GHz時，一1 J／mol，遠低于紫外光(300～480 kJ／mol)，單獨微波尚不足以打斷化合鍵，但試驗發(fā)現(xiàn)增加微波能夠有效提高光催化效果。研究發(fā)現(xiàn)，增加微波輻射，C2H4。光催化降解轉(zhuǎn)化率從41％提高到62％。在高濕度條件，增加微波輻射乙烯的降解速率比無微波輻射時提高了83．9％。在對苯酚降解研究中發(fā)現(xiàn)，增加微波輻射可將苯酚的去除率從10％提高到50％。對羅丹明B研究中發(fā)現(xiàn)：微波強化光催化對RhB的脫色速率和TVOC去除速率分別是單獨光催化的3倍和2．3倍。對于微波提高化學(xué)反應(yīng)速度的原因，一些專家和學(xué)者提出了“微波效應(yīng)”的概念，即微波是通過過熱、偏振、介電效應(yīng)、熱點和核自旋等來影響反應(yīng)進程。通過電子旋轉(zhuǎn)共振儀ESR發(fā)現(xiàn)增加微波輻射后，催化劑表面·OH的數(shù)量增加了20％。
另外，微波無極燈具有較高光催化活性的原因還包括以下2點：
(1)微波無極燈由于能夠直接侵浸入溶液中或濕度比較高的廢氣中,同普通紫外燈相比，光程短且光能夠被盡可能多的利用。
(2)在紫外光的照射下，氧可轉(zhuǎn)化成臭氧，當(dāng)采用微波無極燈時，這些臭氧能夠溶解到水中促進污染物的降解，而當(dāng)采用普通紫外燈時，這部分臭氧大多數(shù)未經(jīng)利用就被排出反應(yīng)器。
通過微波無極燈和普通汞燈處理RhB對比試驗發(fā)現(xiàn)：即使普通紫外燈的光強接近微波無極燈的兩倍，微波無極燈的脫色效果依然明顯高于普通紫外燈。微波無極燈照射30 分鐘后，TVOC去除了62％，而普通汞燈僅使其去除了30％。以2，4-D（丁脂乳油）為處理對象研究發(fā)現(xiàn)：普通燈的光強為12 mw／cm2，無極燈的光強為4 mw／cm2。反應(yīng)了30分鐘后，無極燈和普通汞燈對2，4-D的去除率分別為50％、33％，對TVOC的去除率分別是33％和20％，脫氯率分別為60％和50％。在采用加壓式微波強化光催化反應(yīng)器降解2，4一D時發(fā)現(xiàn)，微波無極燈光強是普通紫外燈的1／6，但對2，4-D的降解速率卻是后者的2倍，因此可以估算，同等條件下微波無極燈的降解速率約是紫外燈的10倍。
2、江陰噴漆廢氣處理設(shè)備簡化了反應(yīng)器。提高了反應(yīng)器的安全可靠性，這主要體現(xiàn)在2個方面：一是微波無極燈無需電極，因此不需要將電線深入到反應(yīng)器內(nèi)，避免了漏電、短路等問題；二是微波無極燈可以根據(jù)需要設(shè)計成任意形狀，并且可以放置在微波場中的任一位置，包括直接放置在水溶液中。當(dāng)放置在水溶液中時，依靠水溶液的吸熱作用將無極燈冷卻，因此可以簡化普通紫外燈所需的冷卻夾套，由此簡化了反應(yīng)器。另外，還避免玻璃或石英器件同其他材質(zhì)相連而引起的難以密封的問題以及因熱脹系數(shù)不同造成的使用壽命短等問題。
3、發(fā)光效率高，光譜和光強具有可調(diào)性單個無極燈發(fā)出的光強可以通過調(diào)節(jié)微波的輸出功率來控制，光譜可以根據(jù)需要通過調(diào)節(jié)填充氣體的量和填充氣體的比例來控制。在一定微波功率下通過增加無極燈的個數(shù)和無極燈的體積來增大總光強，能夠?qū)崿F(xiàn)在相同的電耗下，發(fā)出比普通紫外燈高幾倍的光強。另外，通過選擇不同的無極燈燈殼材質(zhì)，也可對光強和光譜進行簡單的調(diào)控。
4、價格低廉，壽命較長。在廢氣處理設(shè)備制造過程中，其他有關(guān)電極連接的工序可*節(jié)省。另外，無極燈同普通燈相比，因為沒有電極，而費用較高的電極燈材料可以節(jié)省。從材料節(jié)省和制造工序簡化兩個方面均使成本大大降低。由熱蒸發(fā)和等離子體的侵蝕造成的電極老化是普通紫外燈和白熾燈無法繼續(xù)使用的主要原因，而無極燈因為無電極所以不存在電極老化的問題。另外，無極燈在微波激發(fā)發(fā)光的過程物質(zhì)損耗很少，只要微波源正常，無極燈便可發(fā)光。因此，微波無極燈的壽命遠大于普通燈，目前的使用壽命可達10萬h以上。
微波等離子體光氧催化凈化設(shè)備與傳統(tǒng)紫紫外光解催化設(shè)備的對比
| 傳統(tǒng)紫外燈光氧催化凈化設(shè)備 | 微波等離子光氧催化凈化設(shè)備 |
一次性投入 | 低 | 低 |
處理效果 | 大于90% | 99% |
燈管運行時間 | 小于6000小時 | 大于60000小時 |
運行費用 | 高（常規(guī)使用環(huán)境下，燈管和整流器6000小時必須更換） | 低（燈管無需更換） |
適用范圍 | 適用于潔凈的環(huán)境、不耐高溫、高濕度和腐蝕 | 適用各種惡劣現(xiàn)場、耐100度以下高溫、濕度飽和條件下正常運行、耐腐蝕（304不銹鋼和石英玻璃材質(zhì)） |
安裝 | 非常麻煩,每一組燈管需6-7根電源線,接線麻煩,相互存在電磁干擾 | 簡單,電氣箱和廢氣腔體*隔離,中間無需任何電氣連接 |
清潔 | 所有燈管拆卸后單根管子擦拭，不能直接用液體清潔。 | 直接可以通過專門的清潔孔噴淋液體清潔，經(jīng)排污口排出后繼續(xù)使用，無需拆卸 |
維護 | 非常麻煩，元件損壞必須整個電氣回路一起更換 | 簡單， |
防爆 | 有電極，可隨時產(chǎn)生電弧，存在爆炸危險 | 沒有電極，可將防爆系統(tǒng)降到zui低 |
