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          VOCs治理技術“痛點”專題(三) |光催化氧化法處理VOCs的技術“痛點”

          作者: 發布時間:2022-05-30 10:48:19點擊:191

          信息摘要:

          現應用的光催化廢氣處理設備的技術是利用特種紫外線波段,在特種催化氧化劑的作用下,將氧氣催化生成負氧離子,再將廢氣分子氧化還原的一種特殊處理方式。

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          國內運用的光催化氧化的治污設備,通常采用雙波長紫外光管,采用二氧化鈦材料作為催化劑,制造其的環保公司對設備的除污參數,基本上都會提到這類設備的除污效率達到80% 以上。實際上現市場的光催化氧化法處理設備采用的紫外光管降解VOCs 受催化材料、粉塵、反應時間、濕度、廢氣濃度等影響甚大,同時如無可控技術,會生成中間副產物并加大了污染排放。存在巨大環保責任風險。

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          (1)光催化材料的影響

          光催化氧化技術的微觀反應原理是:當催化劑被一定光強的光照射時,根據半導體電子結構的特點,催化劑中會發生電子躍遷,即電子(e -) 會從充滿的價帶躍遷到空的導帶,從而留下氧化性極強的帶正電的空穴(h +)。若采用市面上的二氧化鈦(建材)材料,而不是銳鈦礦型(光觸媒介)二氧化鈦光觸媒(性價比等同碳與鉆石),完全沒有催化光解功效。

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          (2)生成副產物

          目前普遍研究認為光催化氧化法能夠將VOCs 完全降解生成無毒無害的CO2 和H2O等,但是在實際工程實踐中VOCs 的光催化氧化反應會生成酮、醛等中間產物,對環境造成二次污染。如下表所示實驗結果。

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          由上表可見,UV 光解產生很多中間副產物,成分更復雜,可揮發性、可遷移性、毒性更高。在企業工廠的實際應用中,一定風量的VOCs 的光催化氧化反應會生成酮、醛等中間產物與臭氧,這些產物可能成分更復雜、毒性更大,對環境造成二次污染。部分使用企業因對設備不甚了解,購買了毫無效果的設備也不清楚。

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          (3)反應時間的影響

          在企業工廠的實際應用中,會不斷的排放VOCs,因此VOCs 在通過光催化氧化法處理設備的時間很短,從而導致了降解率偏低,達不到應有的標準。

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          由上面的實驗數據圖可見,短時間內(1 秒鐘左右時間),單獨紫外光設備對VOCs 降解率很低。在單獨UV 光解技術應用中,即使延長反應時間,對VOCs 的降解率也在10% 以內(正如國內某知名紫外線燈管廠所介紹的,沒有在反應區留滯三秒以上,基本沒有效果),不但滿足不了工業治污應用,還產生很多副產物污染氣體。

          (4)相對濕度影響

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          從上圖的數據可以看到,隨著濕度增大,在濕度50% 時,降解率升到一個極點。但隨著濕度增大,降解率又開始下降。所以光催化氧化法不是越干燥越好,也不是濕度越高就越好。UV 光生成的臭氧,需要與部分水汽反應生成氫氧自由基或負氧離子增強介質的反應活性才可能增大與VOCs 的反應幾率??傊?,單獨的紫外光解技術的弊端是,受催化劑、濕度、灰塵顆粒物的影響,紫外燈大部份能量用于產生臭氧,短時間光解VOCs 做不到徹底,反而產生更復雜的中間副產物,造成二次污染,此外,如果采用市面上的二氧化鈦材料,不是銳鈦礦型二氧化鈦光觸媒,完全沒有催化光解功效。

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          因此,我們可以分析出,在企業工廠實際生產中,催化氧化法處理設備對VOCs 的降解率比較低,經光解排出的氣體中VOCs 會超出規定的標準,而且還會產生的臭氧,存在造成環境的二次污染的風險。


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