气态污染物严重危害大气环境及人体健康。紫外光解技术是一种较新型的气态污染物治理技术。但是在实际的工业应用中还存在一些问题:第一,紫外灯所产生的短波紫外光强度比例低造成能量利用效率低;第二,紫外灯使用寿命短造成维护成本高;第三,光解时需添加辅助氧化剂和催化剂,在实际应用中催化剂易失活且工艺流程复杂;第四,尾气中的臭氧副产物需处理;第五,污染物降解不彻底生成中间产物。因此,针对以上问题,第一,研究并开发强度高、波长185nm的真空紫外光(UV₁₈₅)比例高的长寿命新型紫外灯,解决紫外灯能量利用效率低和寿命短的问题;第二,研究将紫外光与UV₁₈₅光解O₂所产生的O₃进行协同作用降解气态污染物,不需要添加辅助氧化剂和催化剂;第三,研究紫外光解技术与其他后处理技术联用而产生协同作用,使生成的O₃等副产物去除的同时提高有机气态污染物中间产物的去除效果,达到无O₃排放和提高有机气态污染物矿化率的双重目的。以上三个研究方向对促进紫外光解技术在气态污染物治理上的实际应用具有一定意义。本论文自主研制高频无极真空紫外灯,UV₁₈₅比例占总光强的10%,光电转化效率为30%,理论寿命达5万小时。将高频无极真空紫外灯用于处理气态污染物,解决常规紫外灯在使用中存在的能量利用效率低和寿命短的问题。采用高频无极真空紫外灯降解无机气态污染的代表污染物硫化氢时,将紫外光与UV₁₈₅所产O₃进行协同作用,发现硫化氢降解率随初始浓度的升高而降低,随湿度和含氧量的升高而提升。单独紫外光解和单独臭氧氧化对硫化氢的处理能力均有限,而二者产生协同作用后硫化氢的降解率比单独光解和单独臭氧氧化的降解率之和还要高30%-66%,且初始硫化氢浓度越高,协同作用越明显。为研究降解硫化氢的反应动力学和协同作用机理,建立降解硫化氢的紫外光解反应器模型,模拟紫外光解反应器的流场和辐射场,对单独光解硫化氢、单独臭氧氧化和协同降解的过程进行数学模拟和反应动力学研究。降解率的模拟值和实验值基本一致,硫化氢单独光解的产物主要是H₂和S,单独臭氧氧化的产物主要是SO₂和SO₃,协同降解的主要产物为H₂SO4。对协同作用降解硫化氢时的初始硫化氢浓度、停留时间和相对湿度对降解率的影响进行数学模拟,模拟结果和实验的趋势一致,数值偏差较小,证明了模型的正确性和有效性。采用高频无极真空紫外灯降解有机气态污染的代表污染物甲苯时,在紫外光解反应器之后串联臭氧催化氧化反应器,以负载Mn O₂的活性炭床层作为催化剂,以光解反应器出口残留O₃作为臭氧催化氧化反应器的臭氧源,两个反应器产生协同作用,对尾气中残留O₃进行后处理的同时进一步矿化中间产物。既解决目前以紫外光解技术为核心的空气净化器处理室内有机气态污染物时尾气中残留O₃的问题,又能进一步提高有机气态污染物的中间产物去除效果,达到无O₃排放和提高污染物矿化率的双重目的。降解甲苯时,优化并设计光解反应器和臭氧催化氧化反应器,分析单独紫外光解对甲苯降解效果的影响因素,包括初始甲苯浓度、相对湿度和进气流量。分析单独臭氧催化氧化对甲苯降解效果的影响因素,包括初始甲苯浓度、进气流量和O₃浓度。研究紫外光解反应器和臭氧催化氧化反应器的协同作用和机理,发现二者串联之后甲苯的矿化率高于单独紫外光解和单独臭氧催化氧化的矿化率之和,因此存在协同作用。协同作用的机理是由于185 nm真空紫外光的存在,增强了·OH和·O的氧化能力,能在生成苯甲醇和苯甲醛后在酸化的同时打开苯环,生成小分子中间产物,苯甲酸的存在时间极短或生成量极低。与完整的甲苯相比,苯甲醇、苯甲醛、甲酸和乙酸这些中间产物更容易在臭氧催化氧化反应器中被完全矿化。