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挥发性有机废气（VOCs）种类很多，包括甲醛、乙酸乙酯、丙烯酸、漆雾、苯乙烯等。有机废气组成分子的稳定性较差，如果直接排入大气中，就会和空气中的氧、水等发生反应，发生爆炸或者产生有毒有害、不溶于水的有机溶剂，此时处理的难度会非常大。针对挥发性有机废气的治理，在排放前要对其进行吸附、过滤、净化等处理，将废气转化为无害无毒的小分子。光催化氧化法 光催化氧化法是在一定波长光照下，利用催化剂的光催化活性，使吸附在基表面的VOC发生氧化还原反应，最终将有机物氧化成CO2和H2O及无机不分子物质。一种新型且优良的处理有机挥发性废气的方式。 利用UV紫外线光束照射有机废气，裂解气体中VOC类，苯、甲苯、二甲苯的分子链结构，使有机或无机高分子化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，裂解转变成低分子化合物，如 CO2、H2O等。在UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，因游离氧所携带正负电子不平衡，所以与氧分子结合，进面产生臭氧，臭氧具有极强的氧化作用，对挥发性的有机气体有极强的清除效果。 以TiO2 为例的光催化氧化的反应过程如下所示： 具体处理流程有：①挥发性有机废气收集；②挥发性有机废气经过水洗装置做预处理；③挥发性有机废气经过净化设备进行光解、催化；④气体各指标达标后进行排放。光催化氧化法处理VOCs的净化 挥发性有机废气中包括某些酸性气体，这些酸性气体不仅会导致相应设备的使用寿命减少，还可能会大幅度降低光催化氧化的效率。因此，要对挥发性有机废气作预处理，把包含的酸性气体剔除，再将剩余气体输入净化设备中。 大部分酸性气体都有易溶于水的特质，预处理工艺可选择水洗装置。水洗装置主要分为雾化区、洗涤区、脱水除雾区。雾化区布有多组雾化喷头，喷射面覆盖整个过滤截面，喷射液滴较小和杂质的接触性能好，起预过滤作用，去除杂质的同时对后续的洗涤区也起了补充布水的作用。酸性气体等易溶于水的气体在洗涤区在多次通过液膜的过程中被去除，起到高效过滤的作用，而后有机废气再经水洗装置的脱水除雾区去除体积较大的液滴或水雾，再进入后续的净化装量，设备对酸性气体总净化效率高达95%以上。光催化氧化法处理VOCs的光解、催化 根据有机废气的风量及浓度的高低，选择光解催化净化设备。设备主要由光解技术和催化氧化技术组合而成。 1. UV高效光解净化技术： 利用高能高臭氧UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，游离氧与氧分子结合产生臭氧，臭氧对有机物具有极强的氧化作用。UV高效设备采用高能紫外线放电管，光子能量高达742KJ/mol和647KJ/mol，要裂解切断污染物分子的分子键，需使用比污染物分子的结合能强的光子能。而大多数化学物质的分子结合能比高效紫外线的光子能低，能被有效分解（如下表）。 2. 催化氧化技术： 是在设备中添加纳米级活性材料，在紫外光线的作用下，产生更为强烈的催化降解功能。纳米活性材料光生空穴的氧化电位以标准氢电位为3.0V，比臭氧的2.07V和氯气的1.36V高许多，具有很强的氧化性。在光照射下，活性材料能吸收相当于带隙能量以下的光能，使其表面发生激励而产生电子（e-）和空穴（h+），这些电子和空穴具有极强的还原和氧化能力，能与水或容存的氧反应，迅速产生氧化能力极强的·O2-（超级阴氧离子）和·OH（氢氧根自由基）。 OH具有很高的氧化电位，是一种氧化基团，能氧化大多数的有机污染物中的电子，使原本不吸收光的物质直接氧化分解。大多数挥发性的有机化合物在这种紫外光能和纳米活性化氧化的共同作用下，能在2-3秒时间内被充分降解，对挥发性有机废气污染物具有较高的去除效率。光催化氧化法处理VOCs的应用 20世纪90年代，国际上开始尝试用光催化法去除有机废气。光催化氧化技术凭借反应快速高效，对有毒有害污染物分解彻底且环境友好性等诸多优点。 （1）链烃。对于气相链烃：从乙烷到辛烷，从直链烷烃到支链烷烃，室温下均可在TiO2，表面发生光催化氧化，存在中间产物酮和醛，最终产物为CO2。 （2）含氯有机物。对于含氯有机物的降解机理，存在不同观点。 （3）含氧有机物。含氧有机物包括醇、醛、酮类等。对气相丙酮的TiO，光催化时发现，在常温常压下丙酮光催化降解可获得80％的转化率；丙酮转化为CO2，无中间产物。 （4）芳香族有机物。催化降解芳香族有机物的机理为用特定波长紫外光激发半导体光催化剂生成·OH和H+使苯环羟基化，生成羟基环己二烯自由基，进而开环生成已二烯二醛，再按脂肪族氧化途径降解，生成CO2和H20。 （5）含硫有机物。其降解机理非常复杂，部分学者认为产物形成的主要路线包括C—S键断裂、硫氧化和碳氧化。 （6）含氮有机物。其降解机理也非常复杂，一般表现为降解效率较低，催化剂易失活。 （7）恶臭气体的去除。对恶臭气体的去除效果显著。常见的恶臭气体成分有氨(NH，)、硫化氢(82S)、吲哚(C。rI,一NHCH，)、三甲胺((CH3)N)、甲硫醇(CH，SH)、二甲二硫(CH，SSCH3)、甲硫醚(CH3SCH，)、乙醛、低级醇、脂肪酸等。 总结下来，光解化氧化技术具有如下优点：（1）净化的彻底性：光触媒是分解污染物而不是吸附污染物，发生的是质变而不是量变：对污染物具有不可逆的彻底分解；（2）净化的广泛性：几乎所有的细菌、病毒和有机污染物起到强效分解作用，特别是对人们不易感知的细菌和病毒进行彻底分解；（3）净化的安全性：最终产物是二氧化碳和水，对人体无害，不会产生类似消毒剂对环境产生的二次污染。（4）非均相光催化氧化对恶臭去除效果显著：设备投资低、处理量大、运行成本低、净化效率高，并且不存在二次污染。因此，在未来的有机废气处理中，光解催化氧化技术将发挥重要作用。 参考资料：《光催化氧化法处理挥发性有机废气的分析研究》廖志琼；《光催化氧化法处理挥发性有机废气的分析研究》杨玉峰、葛海泉；网络 化工邦致力于化工人脉和资源的对接，通过化工邦的移动平台，通过化工邦的社交平台！让我们相互认识，相互信任，一起相互合作！目前我们终于有了自已的通讯录--化工行业通讯录！ |
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