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应用:印刷行业有机废气处理技术之等离子+光催化氧化

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随着石油化工、有机合成、表面涂装、印刷行业等的发展,有机废气的治理得到了越来越多的关注和重视。自2013年至今,各部委先后发布了《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》、《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》等综合性及行业性有机废气污染治理的政策文件及技术规范。在印刷的过程中会产生少量油墨废气,该废气为有机废气,其主要成分为非甲烷总烃。
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1 印刷行业有机废气治理方法0 x) J: z) _- `1 |© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]: P: S" `# B; I( t) {+ P% b目前国内外治理有机废气比较普遍的方法有吸附法、吸收法、催化燃烧、等离子、生物处理法、光催化氧化等,各种方法的使用条件及优缺点比较如下:
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© 环保之家[2tech.cn]* i" x2 R( Q$ ?* m6 c(1)活性炭吸附技术无二次污染、投资成本较低,一般适合于污染物浓度低于2000mg/m3以下的有机废气处理,在酸性环境下的吸附效果优于碱性环境,且其他温度最好为常温,若废气温度过高,可选配气体冷却装置来降低废气温度,使之达到活性炭最佳吸附状态,但需要考虑吸附剂的定期更换,脱附时还有可能造成二次污染[1]。, @- W# ~' m/ A! W) U/ L© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]" v: X! H: ?1 ^9 p5 n(2)溶剂吸收法无二次污染、投资和运行成本较低,主要适用于高浓度有机废气或者大风量低浓度的有机废气处理[2]。8 y. B; b0 e6 [* L% d' H! o# y, m© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]: V4 P4 t& m/ |% ^# R(3)催化燃烧技术会产生二次污染、投资和运行成本较高,一般适合污染物浓度在2000~6000mg/m3之间的有机废气处理,若废气温度大于180℃,废气浓度可低于2000mg/m3,但如废气中含有硫等可能使催化剂中毒的成分则不适合该技术[3,4]。
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(4)生物处理技术无二次污染、投资成本较低,适宜于处理净化气量较小、污染物浓度较大、易溶于生物代谢速率较低的废气处理,通常废气中的TOC(总有机碳)应在1000mg/m3以下,废气流量小于50000mg/m3,废气温度小于40℃[5]。
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(5)等离子体是一种聚集态物质,当外加电压达到气体的放电电压时,气体被击穿产生包括电子、各种离子原子和自由基在内的混合体,其所拥有的高能电子同烟气中的分子碰撞时,发生一系列基元反应,并在反应过程中产生多种活性自由基和生态氧,即臭氧分解而产生的原子氧,这些强氧化性的活性氧迅速与烟气中的有机分子碰撞并将其破坏,或者高能活性氧激活空气中的氧分子而产生二次活性氧,二次活性氧与烟气中的有机分子产生一系列链式反应,并利用自身反应产生的能量维系氧化反应,进一步氧化有机物质,最终生成无机氧化物和水[6],体积小,能耗低,运行稳定,操作简单,不产生二次污染,对有机废气处理效率一般为70%。
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(6)光催化氧化技术:通过采用高能高臭氧紫外线光束让空气中的氧分子产生游离氧进而产生臭氧。臭氧氧化作用很强,氧在光的作用下可产生大量的新生态氢、活性氧和羟基氧等活性基团,从而最终转化为CO2和H2O等,最终去除恶臭。由于光量子的平均能量在1eV~7eV的水平,適当控制反应条件就可实现较难实现的化学反应变得十分快速,最终增加反应器工作效率能力。* I& D* I- Y7 j# M& c© 2tech.cn
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2 项目基本情况
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西安市某印务公司采用水性油墨进行印刷,项目产生的有机废气通过设备顶部的集气罩进行收集,经管道输送至一套等离子+光催化氧化净化设备处理后通过1根15m高的排气筒排放,集气罩收集效率为90%。为了解等离子+光催化氧化处理工艺对印刷有机废气的处理效果,对该企业的有机废气排放情况进行了监测。企业建有印刷生产线1条,主要产品为出版印刷、包装装潢印刷品,年耗纸量6万令,油墨使用量15万t/a,油墨种类为冷固胶印轮转油墨。油墨主要成分见表1。1 i; L" W) {0 {© 2tech.cn

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© 环保之家[2tech.cn]. U1 F& t- a! Y项目处于满负荷工况下,且生产设施、废气处理设施正常运行。委托专业检测机构对项目废气产生及排放情况进行监测,监测结果见表3。+ E9 J: r% X5 `9 f5 {5 {+ ]1 A4 D© 2tech.cn

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© 环保之家[2tech.cn]& e+ v8 j, e9 K& p0 y5 T3 V7 c) J* V从表3中可以看出,项目废气排气筒非甲烷总烃的排放浓度符合陕西省地方标准《挥发性有机物排放浓度限值》(DB61/T1061-2017)表1中印刷行业污染物排放标准限值要求(非甲烷总烃:50mg/m3);在监测过程中,等离子+光催化氧化净化设备的非甲烷总烃的除效率为85.8~86.7%,符合陕西省地方标准《挥发性有机物排放浓度限值》(DB61/T1061-2017)表1中印刷行业非甲烷总烃最低去除效率85%的要求。
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根据监测结果,等离子+光催化氧化处理工艺对印刷行业有机废气的处理效率可达到85%左右,处理效果较好,满足陕西省地方标准中有机废气排放标准限值,可作为印刷行业有机废气处理的有效方法。1 q/ x4 N  ]. Q; y' b3 O© 2tech.cn
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