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江陰噴漆廢氣處理設備技術原理
微波無極燈
微波具有提高化學反應速率，減少反應步驟的優(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。對于微波提高化學反應速度的原因，一些專家和學者提出了“微波效應”的概念，即微波是通過過熱、偏振、介電效應、熱點和核自旋等來影響反應進程。通過電子旋轉共振儀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，氧可轉化成臭氧，當采用微波無極燈時，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備簡化了反應器。提高了反應器的安全可靠性，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。在廢氣處理設備制造過程中，其他有關電極連接的工序可*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備與傳統(tǒng)紫紫外光解催化設備的對比
| 傳統(tǒng)紫外燈光氧催化凈化設備 | 微波等離子光氧催化凈化設備 |
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 |
