空氣過(guò)濾器設(shè)計(jì)專家的空氣凈化故事(四)
瀏覽:259責(zé)任編輯:admin發(fā)布日期:2012-12-25 01:30
臭氧催生粉塵
陽(yáng)光真好!人們有喜歡陽(yáng)光的100條理由。第101條理由是,陽(yáng)光與空氣產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng),生成微小顆粒物,那些顆粒物使高空水蒸汽凝成雨滴,供給我們賴以生存的雨水。且慢,搞空氣凈化的人也許不那么認(rèn)同這第101條理由。
近來(lái)大氣污染加劇,大氣中有機(jī)物增加,陽(yáng)光照射污染空氣時(shí)發(fā)生比正常情況下更強(qiáng)烈的光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生二次污染(臭氧、顆粒物等)。在無(wú)風(fēng)、干燥的晴朗天氣,藍(lán)天仍可能被薄霧遮擋,那些干霧就是光化學(xué)反應(yīng)生成的顆粒物,所謂“光化學(xué)煙霧”。
大氣中微量氣體可以轉(zhuǎn)化為顆粒物,光化學(xué)煙霧是污染大氣在特定天氣條件下的一種特殊現(xiàn)象,是氣相物質(zhì)經(jīng)過(guò)光化學(xué)反應(yīng)后急劇向顆粒態(tài)轉(zhuǎn)化的結(jié)果。在氮氧化物NOx和碳?xì)浠衔铮ɑ蚍QVOCs,volatile organic compounds,揮發(fā)性有機(jī)化合物)氧化產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的過(guò)程中,臭氧O3和OH自由基起關(guān)鍵作用,而O3和OH的濃度與大氣中污染物NOx和VOCs的含量直接相關(guān),NOx和VOCs越多,O3和OH就越多,光化學(xué)反應(yīng)就越劇烈。
光化學(xué)污染可以分為兩個(gè)階段:臭氧濃度上升、顆粒物形成。
第一階段:臭氧濃度上升階段。近年來(lái),由于汽車廢氣、化肥、以及其他的大氣污染,空氣中可能存在高濃度NO【1】。如果存在高濃度的NO,在太陽(yáng)輻射條件下,NO→NO2 ,一旦產(chǎn)生了NO2,在紫外光輻射條件下就可以產(chǎn)生O3,O3進(jìn)而加劇NO→NO2反應(yīng),這就導(dǎo)致了大氣中O3濃度的上升。除O3外,光化學(xué)反應(yīng)也產(chǎn)生OH自由基,它也加劇NO→NO2反應(yīng)。
第二階段:顆粒物形成階段。在氣態(tài)物質(zhì)與顆粒物的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,氣相反應(yīng)物主要是NOx和VOCs,顆粒狀物質(zhì)主要是硝酸銨、有機(jī)硝酸鹽以及其他一些復(fù)雜的有機(jī)化合物。
產(chǎn)生顆粒的典型反應(yīng)有:
O3+NO O2+NO2
(CH3CO)O2+NO2 (CH3CO)O2NO2 (PAN)
n(NH4NO3)(氣體) (NH4NO3)n (晶體)
其中:PAN是過(guò)氧?;跛猁},n表示硝酸銨分子組成晶粒的個(gè)數(shù)。
這樣就實(shí)現(xiàn)了氣態(tài)物質(zhì)到顆粒物之間的轉(zhuǎn)化。
因此,氮氧化物、紫外光是空氣中產(chǎn)生臭氧的重要原因;而產(chǎn)生的臭氧、OH自由基又會(huì)導(dǎo)致氣態(tài)碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為顆粒物,同時(shí)伴有一些更復(fù)雜的氧化反應(yīng)以及氧化產(chǎn)物。
值得注意的是,一些實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)表明【2】,室內(nèi)混有VOCs和O3時(shí),空氣中的粉塵濃度明顯增加,這也是個(gè)“氣—粒”轉(zhuǎn)化過(guò)程。
空氣中含碳?xì)浠衔锖偷趸飼r(shí),陽(yáng)光(紫外光)照射發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生顆粒物。臭氧與空氣中的碳?xì)浠衔锓磻?yīng),并非將污染物全部無(wú)害化,反應(yīng)的生成物之一是顆粒物。