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光氧催化法-有机废气除臭工艺之一

2020-02-03 10:56 出处:网络 人气: 
       光化学和光催化氧化法是目前研究较多的一种高级氧化技术。光催化反应即在光的作用下进行的化学反应。分子吸收特定波长的电磁辐射后,是分子达到激发态,然后发生化学反应,产生新的物质,或成为热反应的引发剂。
       工艺原理: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。图1为工艺原理图,图2为工艺机理图。
光氧催化技术原理
工艺原理 图1
光催化反应机理图
工艺机理 图2
(1)光催化材料的影响
       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+)。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。
(2)生成副产物:
       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二氧化碳和水等,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。
(3)反应时间的影响
反应时间与有机废气降解率图
       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。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。
(4)相对湿度影响
相对湿度对降解率的影响
       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。
       综上所述,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。
       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,而且还会产生大量的臭氧,从而造成环境的二次污染。

来源:网络消息

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