UV光催化除臭工藝是VOCs有機廢氣處理的常用處理工藝,我們中仁環(huán)保結(jié)合資料總結(jié)了以下九條光催化技術(shù)設(shè)計需要考慮的細節(jié)和注意事項:
1.關(guān)于復合光催化技術(shù)名稱統(tǒng)一和規(guī)范化的問題;
1972年,日本Fujishima(藤島昭教授)發(fā)現(xiàn)了光催化現(xiàn)象。1999年由于納米技術(shù)得到了突破性進展,光催化終于正式登上了國際研究舞臺。目前,光催化已經(jīng)成為發(fā)達國家老幼皆知的環(huán)保代名詞。
然而,國內(nèi)關(guān)于光催化技術(shù)的認識還不夠全面,很多廢氣治理公司或是從業(yè)者,普通認為只要有紫外燈的設(shè)備,都可以稱之光催化技術(shù),這是錯誤的觀點和行業(yè)亂象所致。顧名思義,光催化技術(shù),那肯定得有“光”和“催化劑”共同作用才行。
目前,廢氣治理上市場上,關(guān)于紫外燈的廢氣治理設(shè)備有:復合光催化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)、光觸媒技術(shù)、UV光分解技術(shù)、光氧化技術(shù)、光化學技術(shù)等等。在廢氣治理市場上,真正使用到催化劑的設(shè)備少之又少,畢竟催化劑所需費用占光催化設(shè)備成本的30-50%,幾乎可以生產(chǎn)一套沒有催化劑的光氧化設(shè)備。
2.選用復合光催化技術(shù)時,需充分考慮系統(tǒng)的預處理技術(shù);
在設(shè)計廢氣、VOCs和異味治理項目時,不能考慮廢氣的單一指標治理,我們充分認識廢氣有組成和成份。通常情況下,待處理廢氣中會含有粉塵、顆粒物、液態(tài)等。為了保證廢氣的治理效果,我們一般需要考慮先處理廢氣中的粉塵、顆粒物和液態(tài)。例如,對于含粉塵比較高的廢氣,要先配置除塵技術(shù),若不先去除廢氣中的粉塵和顆粒,這些固態(tài)物質(zhì)會附著在催化劑和紫外燈的表面,影響系統(tǒng)的處理效果。對于特殊的固態(tài)物質(zhì),可能還會存在著著火的隱患。而對于水含量較高的廢氣,應當先除濕。
3.紫外燈數(shù)量的設(shè)計;不同行業(yè)、不同廢氣成份、不同濃度的廢氣,所選擇的紫外燈數(shù)量均有所不同;
在廢氣治理市場上,我們發(fā)現(xiàn)光催化技術(shù)廣泛應用于各行各業(yè),也受到了市場的歡迎和認同。但是,在一些偏遠的區(qū)域,或是環(huán)保監(jiān)督不夠嚴格的地區(qū),光催化技術(shù)成為應付檢查的裝置。大家沒有認真的面對,沒有科學的設(shè)計,沒有系統(tǒng)的規(guī)劃,在一個方箱里放幾支紫外燈,就對外宣稱是復合光催化技術(shù)設(shè)備。
在選擇光催化技術(shù)時,我們需分析待處理廢氣的行業(yè)、成份、濃度等因素,通過這一些條件來確定紫外燈的數(shù)量。光催化技術(shù)不是萬能技術(shù),它有它的局限性,大家選用時一定要考慮各種因素和謹慎使用。
4.紫外燈如何選型,要從功率、長度、波段等角度考察;
對于光催化技術(shù)而言,紫外燈是核心,其關(guān)乎處理效果的好壞。對于光源的考核有兩個參數(shù):波長與光強。只有吸收了一定波長范圍內(nèi)的光,TiO2催化劑才可以克服其禁帶的能量,在其表面會產(chǎn)生電子-空穴。研究結(jié)果表明,紫外光波長在185-254nm,很難打破分子鍵,更適合于光氧化技術(shù)。而光催化技術(shù)更加適合選用387nm和365nm波長的紫外燈,在市場上很找到387nm的紫外燈,所以很時候光催化技術(shù)選用365nm波長的紫外燈。
另外,紫外燈的功率有15-320W,長度范圍135-1554mm。廢氣治理從業(yè)者,需根據(jù)設(shè)計的背景和目標值,正確的和科學的選擇紫外燈的功率及長度。
5.紫外燈的布置間距如何確定,其與催化劑之間的距離多少合適?
衡量光催化技術(shù)的好壞,主要先看紫外燈,而紫外燈的考核參數(shù)為波長與光強。所以在設(shè)計時,除了要考慮紫外燈的功率、長度和波段外,在設(shè)計和加工制作設(shè)備時,還要充分考慮紫外燈之間的間距。合理的間距,能確保紫外燈的科學布置,既能保證充分的光均勻和紫外光達到一定強度,又能避免出現(xiàn)盲區(qū)和死角,以保證光催化技術(shù)的處理效果。
同樣,除了紫外燈的距是我們考慮的因素之外,紫外燈與催化劑之間的距離也是我們要重點考慮的,也是很多設(shè)計人員容易忽視的一個重要環(huán)節(jié)。紫外燈和催化劑間的距離,主要是由催化劑的類型、紫外燈的類型、設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等因素所決定。
6.催化劑如何選擇?
都說光催化技術(shù),那肯定得有“光”和“催化劑”共同作用才行,我們前面說了紫外燈的選擇,那現(xiàn)在重點得分析催化劑的選擇。能適用于光催化技術(shù)的催化劑有二氧化鈦(TiO2);氧化鋅(ZnO);氧化錫(SnO2);二氧化鋯(ZrO2);硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導體,其中二氧化鈦因其氧化能力強,化學性質(zhì)穩(wěn)定無毒,成為世界上最當紅的納米光催化材料。
光催化劑的發(fā)展:在早期,也曾經(jīng)較多使用硫化鎘(CdS)和氧化鋅(ZnO)作為光觸媒材料,但是由于這兩者的化學性質(zhì)不穩(wěn)定,會在光催化的同時發(fā)生光溶解,溶出有害的金屬離子具有一定的生物毒性,故發(fā)達國家目前已經(jīng)很少將它們用作為民用光催化材料,部分工業(yè)光催化領(lǐng)域還在使用。
光催化劑二氧化鈦:它是一種半導體,分別具有銳鈦礦,金紅石及板鈦礦三種晶體結(jié)構(gòu),其中只有銳鈦礦結(jié)構(gòu)和金紅石結(jié)構(gòu)具有光催化特性。
7.光催化設(shè)備的過流速度和反應停留時間?
在選用光催化技術(shù)時,我們一定要正確的去面對過流速度和停留兩大要素。光催化技術(shù)是催化氧化的一個過程,首先是光照射在催化劑上,起了催化作用,產(chǎn)生了活性羥基(•OH)和其他活性氧化類物質(zhì)(•O2-,•OOH,H2O2)。在催化劑的表面生成的•OH基團反應活性很高,具有高于有機物中各類化學鍵能的反應能,加上•O2-,•OOH,H2O2活性氧化類物質(zhì)的協(xié)同作用,能迅速有效地分解有機物,同時紫外燈具有除臭、消毒、殺菌的功效。
通過光催化的工作機理,我們應該清晰的認識到,光催化治理廢氣也是一個復雜的過程,需要足夠的停留反應時間。而目前市場上很多光催化技術(shù)設(shè)備,整體過流截面積嚴重偏小,導致過流速度較大,停留時間較短等現(xiàn)象。
在設(shè)計光催化設(shè)備時,要根據(jù)廢氣的成份和濃度,合理設(shè)計停留時。從投資和運行管理的角度考慮,通過光催化設(shè)備的過渡速度控制0.3-1m/s比較合適。當過渡速度大于1m/s時,系統(tǒng)的阻力會直線上升,同時會影響催化劑的結(jié)構(gòu);更重要是在確定停留時間的情況下,風速越大,設(shè)備的長度或高度也要求越大;不管在什么風速條件,光催化裝置的反應停留時間控制在10-30秒比較好合適。當然,我所指的10-30秒為中低濃度易分解的部分廢氣,而不是絕對和統(tǒng)一標準的時間。
8.防爆性能和適用場合?
光催化技術(shù)的防爆性能比吸收法、生物法要差一些,但比低溫等離子法和焚燒法的要求少一些。市場上也有些光催化設(shè)備說是防爆的,但是受到防爆機構(gòu)、專家和專業(yè)從事者的質(zhì)疑。我個人認為,光催化設(shè)備的防爆還面臨著很多技術(shù)問題,例如設(shè)備的密封性、紫外光的透過率、防爆等級、處理效率等問題需要解決。做為廢氣治理從事者,切不可為了一個訂單、一份合同或是一個業(yè)績,誘導需要單位做了錯誤的評估和選擇。否則,一切出現(xiàn)了問題,不僅僅是企業(yè)聲譽和技術(shù)遭質(zhì)疑的問題,還會給安全生產(chǎn)帶來不可預估的隱患。
我們中仁環(huán)保主張,光催化技術(shù)在缺少其它輔助處理設(shè)備時,不建議直接用在易燃易爆行業(yè)的廢氣治理項目,尤其是高濃度易揮發(fā)的石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域。
9.適用的廢氣濃度?
建議用于濃度在500ppm的VOCs治理項目。
來源:北極星VOCs在線