光催化氧化法處理VOCs的技術(shù)“痛點”
2022-12-15 388 分享
現(xiàn)應(yīng)用的光催化廢氣處理設(shè)備的技術(shù)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(fù)氧離子，再將廢氣分子氧化還原的一種特殊處理方式。
國內(nèi)運用的光催化氧化的治污設(shè)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(huán)保公司對設(shè)備的除污參數(shù)，基本上都會提到這類設(shè)備的除污效率達(dá)到80% 以上。實際上現(xiàn)市場的光催化氧化法處理設(shè)備采用的紫外光管降解VOCs 受催化材料、粉塵、反應(yīng)時間、濕度、廢氣濃度等影響甚大，同時如無可控技術(shù)，會生成中間副產(chǎn)物并加大了污染排放。存在巨大環(huán)保責(zé)任風(fēng)險。
（1）光催化材料的影響 光催化氧化技術(shù)的微觀反應(yīng)原理是：當(dāng)催化劑被一定光強的光照射時，根據(jù)半導(dǎo)體電子結(jié)構(gòu)的特點，催化劑中會發(fā)生電子躍遷，即電子（e -） 會從充滿的價帶躍遷到空的導(dǎo)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。
（2）生成副產(chǎn)物
目前普遍研究認(rèn)為光催化氧化法能夠?qū)OCs 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(yīng)會生成酮、醛等中間產(chǎn)物，對環(huán)境造成二次污染。如下表所示實驗結(jié)果。
由上表可見，UV 光解產(chǎn)生很多中間副產(chǎn)物，成分更復(fù)雜，可揮發(fā)性、可遷移性、毒性更高。在企業(yè)工廠的實際應(yīng)用中，一定風(fēng)量的VOCs 的光催化氧化反應(yīng)會生成酮、醛等中間產(chǎn)物與臭氧，這些產(chǎn)物可能成分更復(fù)雜、毒性更大，對環(huán)境造成二次污染。部分使用企業(yè)因?qū)υO(shè)備不甚了解，購買了毫無效果的設(shè)備也不清楚。
（3）反應(yīng)時間的影響 在企業(yè)工廠的實際應(yīng)用中，會不斷的排放VOCs，因此VOCs 在通過光催化氧化法處理設(shè)備的時間很短，從而導(dǎo)致了降解率偏低，達(dá)不到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)。
由上面的實驗數(shù)據(jù)圖可見，短時間內(nèi)（1 秒鐘左右時間），單獨紫外光設(shè)備對VOCs 降解率很低。在單獨UV 光解技術(shù)應(yīng)用中，即使延長反應(yīng)時間，對VOCs 的降解率也在10% 以內(nèi)（正如國內(nèi)某知名紫外線燈管廠所介紹的，沒有在反應(yīng)區(qū)留滯三秒以上，基本沒有效果），不但滿足不了工業(yè)治污應(yīng)用，還產(chǎn)生很多副產(chǎn)物污染氣體。
從上圖的數(shù)據(jù)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(yīng)生成氫氧自由基或負(fù)氧離子增強介質(zhì)的反應(yīng)活性才可能增大與VOCs 的反應(yīng)幾率。總之，單獨的紫外光解技術(shù)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(chǎn)生臭氧，短時間光解VOCs 做不到徹底，反而產(chǎn)生更復(fù)雜的中間副產(chǎn)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。
因此，我們可以分析出，在企業(yè)工廠實際生產(chǎn)中，催化氧化法處理設(shè)備對VOCs 的降解率比較低，經(jīng)光解排出的氣體中VOCs 會超出國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，而且還會產(chǎn)生的臭氧，存在造成環(huán)境的二次污染的風(fēng)險。 如上個人觀點，僅供參考。如有問題歡迎指正!
來源于：vocs減排 轉(zhuǎn)載于： 2021年9月23日北極星VOCs在線