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    UV光解處理VOCs存在的問題及解決方案

    2020-12-08 11:39:07

    揮發性有機物(VOCs)是形成臭氧和二次氣溶膠污染的重要前體物,嚴重影響著大氣質量,影響著動植物生長和人類的健康。某些有毒VOCs廢氣有致殘、致畸、致癌作用,對長期暴露其中的人體造成嚴重傷害。為此,我國于1997年頒布并實施的《大氣污染綜合排放標準》,限定33種污染物的排放限值,其中包括苯、甲苯、二甲苯等揮發性有機物;與此同時,不同行業的國家標準和地方標準不斷制定和頒布,同時頒布《重點行業VOCs污染控制技術指南》、《中華人民共和國大氣污染防治法(修訂草案)》,特別強調的是在“十三五”期間,嚴格控制VOCs在重點區域、重點行業推進揮發性有機物排放總量。

    UV光解因具有操作簡單、應用范圍廣、運行成本低、設計成本少等特點,已經被眾多中小企業應用到中?,F在把UV光解技術降解原理、存在的問題及改進措施介紹如下。

    一、UV光解原理

    VU光解是利用紫外燈對VOCs進行近距離照射,破壞化學鍵,氧化一部分的VOCs為二氧化碳、水和氯化氫;同時將部分的大分子VOCs裂解為小分子化合物,其中小分子化合物大多數均為含C-O、C﹦O的小分子化合物。紫外燈是UV光解的核心組成部分,比如采用185nm紫外燈照射VOCs或惡臭氣體,能將鍵能小于647KJ/mol的化合物破壞,同時185nm紫外燈中波長更短的紫外線也可將部分VOCs進行氧化分解。常見化合物分子的鍵能如下:

    UV光解能去除揮發性有機物(VOCs)、硫化氫、氨氣、硫醇類、苯系物等污染物,為此很多企業在大力推廣UV光解技術。但不得不說,單一的UV光解技術在使用上有很大的局限性,突破其技術瓶頸真正服務于VOCs治理是亟待解決的問題。

    二、UV光解存在的問題

    UV光解存在的一個問題是:產生了不完全氧化的副產物,這些副產物可能比原始VOCs有著更大的毒性,比如說三氯乙烯在光解過程中生成碳酰氯。碳酰氯被稱為光氣,是劇烈窒息性毒氣,高濃度吸入可致肺水腫,其毒性比氯氣約大10倍。

    UV光解存在的另一個問題是:產生了大量的臭氧。為了更好地氧化、分解或破環VOCs,通常會使用過量的紫外燈,紫外線產生的臭氧直接排放到大氣中,將會對人體,尤其是對眼睛、呼吸道、肺等有侵蝕和損害作用,也對人類生活的自然環境造成一定的傷害。

    三、UV光解降解VOCs的改進措施

    1、UV光解與光催化聯用

    UV光解階段生成部分氧化的副產物很容易在光催化部分氧化,比如UV光解階段可以將碳氫化合物氧化成醛、酮,而醛和酮比初始的碳氫化合物在光催化階段具有更好的反應活性;另外,光解階段產生的副產物在光催化階段不僅有利于轉變成二氧化碳和水,同時也促進Z初的工業廢氣的氧化、分解與破壞。光解階段產生的副產物進入光催化階段促進光催化劑的表面反應,比如鏈反應,也影響催化劑表面的界面反應,能夠快速氧化其它污染物。因此,UV光解光催化是一個協同反應過程。

    UV光解光催化技術應用在具體工業VOCs廢氣治理時,有一些關鍵因素必須加以重視和控制,真正掌握UV光解光催化的核心內涵。

    光解階段影響VOCs轉化的關鍵因素在于溫度、停留時間和紫外燈的強度等。通常光解部分的溫度控制在20-65℃之間,太低或太高的溫度均不利于光解有效功率和光強的發揮;氣體的停留時間在0.1-50s之間,太長的停留時間不利于實用化和工業應用;紫外燈的波長控制在185-375nm之間;提高光解的途徑也包括增加臭氧、過氧化氫和水的濃度等,過量有利于光解反應的進行,但從應用的角度應控制適當的過量。

    光催化階段也應考慮光催化反應的影響因素。Z重要的是光催化材料本身的性能,這將直接關系到材料的催化活性、使用壽命等。除此之外,紫外燈應選擇在185-375nm,氣體停留時間在0.01-5s,溫度控制在20-65℃、濕度控制在20-80%之間等。

    2、UV光解與臭氧催化劑聯用

    臭氧催化材料可將光解階段和光催化階段紫外線產生的臭氧催化分解成氧氣。臭氧具有強氧化性,能將部分有機氣體氧化成CO2和H2O,但常溫下臭氧自分解速率有限,大部分隨尾氣直接排放至空氣中。使用臭氧催化劑可以促進臭氧快速分解,其中間產物具有更強的氧化性,協同臭氧將VOCs分解成CO2和H2O。

    四、總結

    單一的UV光解技術不足以治理VOCs而達到國家日趨嚴格的排放標準,必須聯合其它的技術,協同治理VOCs,提高處理效率并且降低二次污染。東凈環保自主開發的光催化板和臭氧催化分解板,結合UV光解技術形成光解光催化聯用工藝,很大程度上提高了VOCs的降解效率,突破技術瓶頸,實現了高效處理中低濃度VOCs的技術革新。


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