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光解光催化技術在VOCs治理工程中的應用及詳解
編輯:啟綠環(huán)保 瀏覽: 時間:2020-07-09
揮發(fā)性有機物(VOCs)是大氣PM2.5和O3污染的主要前體物,對我國目前大氣污染的問題和變化態(tài)勢具有重要影響,VOCs減排已成為當務之急。
VOCs治理始于1997年頒布的《大氣污染綜合排放標準》,其限定了33種污染物的排放限值。隨后,國務院、國家發(fā)展改革委員會、工業(yè)及信息部、財政部、住房城鄉(xiāng)建設部、能源局及國家生態(tài)環(huán)境部等頒布了一系列的法律、法規(guī)要求和規(guī)范VOCs治理工作,包括:2010年5月國務院頒布的《推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導意見》,2012年9月頒布的《重點區(qū)域大氣污染防治十二五規(guī)劃》,2013年5月頒布的《揮發(fā)性有機物污染防治技術政策》,2013年9月頒布的《重污染過程預警應對工作開展》和《大氣污染防治行動計劃,即大氣國十條》, 2014年4月頒布的新《環(huán)境保護法》,2015年8月頒布的新《大氣污染防治法》,2016年7月頒布的《重點行業(yè)揮發(fā)性有機物削減行動計劃》以及2017年9月頒布的《十三五揮發(fā)性有機物污染防治工作方案》等。此外,多行業(yè)、多省份以及部分地市級城市也頒布了多個行業(yè)標準和地方標準,對VOCs 收集、VOCs治理技術及VOCs排放標準均做了規(guī)定和規(guī)范。
一、多維考察VOCs治理
VOCs治理應該包括兩部分: 一部分是從源頭上控制,也就是減少在生產(chǎn)過程中少使用揮發(fā)性的原材料;二是不可以避免的,要從排放標準上來控制。
在VOCs治理技術上,選擇應該遵循三個層面:一是目標層面,二是準則層面,三是方案層面,即在最終目標的基礎上,考慮實現(xiàn)目標的各個中間環(huán)節(jié),選擇解決最終問題的方案、措施及實現(xiàn)途徑等。
圖1 VOCs治理技術的選擇
以國家大氣綜合排放標準或行業(yè)大氣排放標準(以及地方大氣排放標準或地方行業(yè)標準)為處理目標,考慮多因素(包括技術因素和經(jīng)濟因素)的情況,根據(jù)具體應用環(huán)境選擇合適的治理技術(包括復合治理技術)。
二、光解光催化使用時的注意事項
光解光催化技術因具有占地面積小、應用范圍廣、運行成本低、設計投資少、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)勢已被廣泛應用在低濃度VOCs廢氣治理中,特別是化工廢氣、制藥廢氣、養(yǎng)殖業(yè)廢氣以及生物法廢水治理過程中產(chǎn)生的臭氣等。利用光解光催化技術治理VOCs廢氣時,把握好核心技術關鍵因素,其在實際工程應用中是切實可行并且長久有效的。
1、工程案例一
某化纖廠的現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù),如圖2所示:
圖2 進口和出口的史冊濃度
通過對進口和出口的數(shù)據(jù),得出采用光解光催化設備進行含硫廢氣處理后,其處理效率均在90%以上。
2、工程案例二
江西某農(nóng)藥廠測試數(shù)據(jù),如圖3所示:
圖3 光解光催化設備的處理效率
通過圖3中的黑線可以看出:處理效率穩(wěn)定在75%以上。
三、我們是怎么做到的?
1、材料是核心
使用公司獨有的前驅體原位燒結技術,制備得到的納米催化材料具有多級復合納米顆粒釉狀結構,顆粒的表面裸露,比表面很大(可達100m2/g),催化活性高;顆粒之間以共價鍵結合,顆粒之間結合力強,與基底的附著力很強,可超聲清洗,使用壽命長。其中光催化材料的催化性能是市場同類產(chǎn)品的8-10倍,并且已經(jīng)通過日本神奈川科學技術研究院的權威認證;臭氧分解催化劑的性能是市場同類產(chǎn)品的4.5倍,已通過上海第二工業(yè)大學的評測,可將光解產(chǎn)生的臭氧分解并且協(xié)同氧化分解VOCs廢氣。
2、光解光催化降解模型
建立光解光催化VOCs降解模型,模擬數(shù)千風量、數(shù)百ppm濃度、不同濕度、不同VOCs氣體、不同紫外燈陣列的降解性能,形成了豐富的工藝數(shù)據(jù)庫,為VOCs處理系統(tǒng)設計提供了工藝包和解決方案。
3、光解光催化箱體設計
圖4對稱面速度云圖
采用Ansys Fluent 6.0軟件對VOCs降解模型流場進行空氣動力學模擬,確定空氣動力學的合理性,并且確定空氣停留的時間。
4、濕度很重要
適宜的環(huán)境濕度對光催化有著巨大的影響,因為濕度對吸附-光催化的協(xié)同凈化能力既有促進作用又有負面作用,高濕度有利于吸附態(tài)有機物的光催化去除,但與此同時也抑制了有機物在光催化劑表面的富集吸附。
5、紫外燈功率很重要
圖5光功率密度與燈管中心距離的關系
紫外燈管的光功率密度與燈管中心間距有很大的關系,隨著中心間距的增加,光功率密度快速降低,對降解VOCs有很大的關系。也可以從圖6看出:
圖6光功率密度與降出口濃度的關系
6、前處理影響光解光催化性能
除塵、除油、控濕對提高光解光催化氧化降解能力有很大的關系。
7、減少臭氧的二次污染
使用臭氧分解催化材料使臭氧分解成氧氣,減少二次污染,同時協(xié)同臭氧氧化降解VOCs氣體。
來源:華鈦高科
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