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VOCs治理 | 光催化氧化法处理VOCs的技术“痛点”

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环境阅读 发表于 2019-8-5 18:26 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
任何VOCs处理技术都有其最适使用范围,VOCs治理并不是可一招打天下,任何技术关键是如何正视其优缺点,并知道如何用好/规避它们。  d( B/ r# ~+ g- X9 e

# p2 B5 v/ G$ j8 q! c现应用的光催化废气处理设备的技术是利用特种紫外线波段,在特种催化氧化剂的作用下,将氧气催化生成负氧离子,再将废气分子氧化还原的一种特殊处理方式。
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: O. l* |+ W( s国内运用的光催化氧化的治污设备,通常采用双波长紫外光管,采用二氧化钛材料作为催化剂,制造其的环保公司对设备的除污参数,基本上都会提到这类设备的除污效率达到80% 以上。实际上现市场的光催化氧化法处理设备采用的紫外光管降解VOCs 受催化材料、粉尘、反应时间、湿度、废气浓度等影响甚大,同时如无可控技术,会生成中间副产物并加大了污染排放。存在巨大环保责任风险。
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(1)光催化材料的影响! N* l, B7 @3 ?4 d
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光催化氧化技术的微观反应原理是:当催化剂被一定光强的光照射时,根据半导体电子结构的特点,催化剂中会发生电子跃迁,即电子(e -) 会从充满的价带跃迁到空的导带,从而留下氧化性极强的带正电的空穴(h +)。若采用市面上的二氧化钛(建材)材料,而不是锐钛矿型(光触媒介)二氧化钛光触媒(性价比等同碳与钻石),完全没有催化光解功效。
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! i, V6 d6 K" s2 B$ P8 E% R  d(2)生成副产物5 W  p2 J! ~% m4 ~# P* _: b
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目前普遍研究认为光催化氧化法能够将VOCs 完全降解生成无毒无害的CO2 和H2O等,但是在实际工程实践中VOCs 的光催化氧化反应会生成酮、醛等中间产物,对环境造成二次污染。如下表所示实验结果。8 [4 D% G, Y/ X* m$ F" J+ c4 Q

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7 h; d; O# F  m# S1 n" H由上表可见,UV 光解产生很多中间副产物,成分更复杂,可挥发性、可迁移性、毒性更高。在企业工厂的实际应用中,一定风量的VOCs 的光催化氧化反应会生成酮、醛等中间产物与臭氧,这些产物可能成分更复杂、毒性更大,对环境造成二次污染。部分使用企业因对设备不甚了解,购买了毫无效果的设备也不清楚。7 [$ t' n* i8 ]8 x5 T
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(3)反应时间的影响5 C1 Q! w3 P. c7 p8 }

9 m  l) r. E$ _6 G  T9 g/ q在企业工厂的实际应用中,会不断的排放VOCs,因此VOCs 在通过光催化氧化法处理设备的时间很短,从而导致了降解率偏低,达不到应有的标准。
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$ Y# \' i% S' K, o) O# G* \8 d由上面的实验数据图可见,短时间内(1 秒钟左右时间),单独紫外光设备对VOCs 降解率很低。在单独UV 光解技术应用中,即使延长反应时间,对VOCs 的降解率也在10% 以内(正如国内某知名紫外线灯管厂所介绍的,没有在反应区留滞三秒以上,基本没有效果),不但满足不了工业治污应用,还产生很多副产物污染气体。
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(4)相对湿度影响. h7 ?; Q0 F, J7 k2 Q1 R
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从上图的数据可以看到,随着湿度增大,在湿度50% 时,降解率升到一个极点。但随着湿度增大,降解率又开始下降。所以光催化氧化法不是越干燥越好,也不是湿度越高就越好。UV 光生成的臭氧,需要与部分水汽反应生成氢氧自由基或负氧离子增强介质的反应活性才可能增大与VOCs 的反应几率。总之,单独的紫外光解技术的弊端是,受催化剂、湿度、灰尘颗粒物的影响,紫外灯大部份能量用于产生臭氧,短时间光解VOCs 做不到彻底,反而产生更复杂的中间副产物,造成二次污染,此外,如果采用市面上的二氧化钛材料,不是锐钛矿型二氧化钛光触媒,完全没有催化光解功效。
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& g  r9 {* z8 a7 V; t因此,我们可以分析出,在企业工厂实际生产中,催化氧化法处理设备对VOCs 的降解率比较低,经光解排出的气体中VOCs 会超出国家规定的标准,而且还会产生的臭氧,存在造成环境的二次污染的风险。6 j: k3 ~! B* }, Y
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