各種廢氣處理工藝的介紹與比較

 

近年來，隨著空氣污染的加劇，***內外關于VOCs排放的法律法規越來越嚴格。然而，由于廢氣處理成本高、缺乏行政監管要求的VOCs排放標準、企業對VOCs排放和控制缺乏重視等多種因素，許多工廠直接將VOCs排放到***氣中，對環境質量造成嚴重危害。

 

一、低溫等離子體光催化劑催化處理VOCs廢氣

 

低溫等離子體技術處理污染物的原理是:在外加電場的作用下，介質放電產生的***量高能電子轟擊污染物分子，使其電離、離解、激發；然后引發一系列復雜的物理化學反應，使復雜的***分子污染物轉化為簡單的小分子安全物質，或有毒有害物質轉化為無害或低毒低害物質，從而降解去除污染物。低溫等離子體技術對低濃度***氣污染氣體的處理效率高，是一種性價比非常高的有效處理技術。該方法效率高、成本低、設備適應性強、占地面積小、操作控制方便、啟停方便、與涂裝過程同步、可根據污染源強和排放要求升級。等離子體作為一種在廢氣處理***域具有強***潛在***勢的高新技術，已經引起了***內外相關學科的極***關注。

 

單等離子體處理有機廢氣效率高，副產物少，不會造成二次污染。然而，其較高的能耗和較低的能效是目前難以克服的問題，等離子體復合光催化可以彌補其不足。等離子體催化劑是二氧化鈦，二氧化鈦是一種寬帶隙(Eg=3.2eV)的半導體化合物。只有波長較短的太陽光才能被吸收激發其活性，因此在設計反應裝置時需要加入紫外光源。

 

二、低溫等離子體光催化劑催化VOCs的技術分析

 

1.吸附技術

 

吸附技術利用***比表面積的固體吸附劑捕捉廢氣中的VOCs，從而將有害成分從氣體中分離出來。活性炭一般用作吸附劑，當吸附達到飽和時，用水蒸氣或熱空氣作為脫附劑，脫附回收吸附劑表面的VOCs。

 

2.冷凝技術

 

冷凝技術利用不同飽和蒸氣壓的氣態污染物將VOCs冷凝成液滴，通過降溫或升壓的方式將其從氣體中分離出來，借助不同的冷凝溫度實現污染物的逐漸分離。

 

3.膜分離技術

 

膜分離技術利用不同氣體分子通過聚合物膜的不同溶解和擴散速率，達到***定壓力下分離的目的。膜兩側氣體的分壓差是膜分離的驅動力，這可以通過壓縮入口氣體或在膜的滲透側使用真空泵來實現。因此，膜分離過程通常與冷凝或壓縮過程相結合。

 

4.燃燒控制技術和催化燃燒技術

 

根據熱量回收方法，直接燃燒技術可分為直接燃燒和再生燃燒。直接燃燒是指將有機廢氣加熱至***定溫度(約800℃)，使其充分氧化分解產生CO2和H2O等。再生燃燒法是將燃燒尾氣中的熱量積累起來，用于加熱待處理的廢氣，具有明顯的節能效果。該方法的去除效率可達99%以上，但燃燒不完全時容易產生氮氧化物，造成二次污染。該方法適用于汽車、家電等烤漆行業高溫高濃度有機廢氣的處理。

 

催化燃燒技術通過在燃燒系統中添加催化劑，使可燃VOCs在催化劑表面發生非均相氧化反應，并在300 ~ 500℃左右催化氧化將VOCs分解為CO2和H2O。催化燃燒的溫度低于熱燃燒，可以顯著降低設備運行成本。但是，當廢氣中含有會引起催化劑中毒的硫和鹵素有機化合物時，不宜采用催化燃燒法。

 

5.光催化劑催化降解技術

 

納米二氧化鈦的光催化降解具有納米半導體顆粒的量子尺寸效應，使其導帶和價帶變為三能級，能隙變寬，導帶為負，價帶變正，即在光催化劑的催化下具有很強的氧化還原能力，從而提高其光催化催化活性。

 

波長較短的紫外線光子能量較強。當環境中紫外線的能級強于***多數廢氣物質的分子結合能時，污染物的分子鍵可以以游離狀態斷裂成離子，200nm以下波長較短的紫外線可以分解O2分子，生成臭氧O3(經過***量實驗，波長為185nm)。游離狀態的污染物離子容易與O3反應生成簡單、低危害或無害的物質，如CO2、H2O等，從而達到廢氣凈化處理的目的。紫外光解得到的臭氧在獲得絡合離子光子的能量后可以很快分解，分解后產生氧化性更強的自由基O、OH和H2O。自由基O、OH、H2O與惡臭氣體發生一系列協同和鏈式反應，惡臭氣體***終被氧化降解為低分子物質CO2和H2O，從而達到***終除臭的目的。在研究過程中，進一步發現惡臭氣體的分子量越高，紫外光氧化的效果越明顯。在***殊能級的紫外線作用下，***部分化學物質都能被有效分解。

 

6.生物降解技術

 

生物降解技術是指含VOCs的廢氣通過傳質過程進入微生物懸浮液或生物膜，在***氧條件下，利用有效的降解菌株將廢氣中的VOCs降解為CO2和H2O。生物法凈化VOCs廢氣的關鍵在于微生物的馴化和有效降解菌的培養。目前研究的生物菌株對有機物的消化有很強的***異性，只能處理單組分、易生物降解的有機化合物，包括醇類、醛類、酮類、酯類、單環芳烴類、氨類、硫化氫類等。對單組分VOCs的去除能力***小順序為:醇類、醛類、酮類等氧化烴類> BTEX等單環芳烴類>鹵代烴類，對單組分單環芳烴類的去除能力***小順序為甲苯>苯>乙苯，在處理混合組分VOCs時，由于各組分之間的競爭和抑制，會出現降解判別，因此有機廢氣生物處理的普適性較差。

 

7.低溫等離子體凈化技術

 

低溫等離子體中高能態粒子的組成低溫等離子體中高能態粒子的組成。低溫等離子體降解VOCs的原理在外加電場的作用下，介質放電產生的***量高能電子轟擊VOCs分子，使其電離、解離、激發并引發一系列復雜的物理化學反應，從而使相對分子質量***的復雜有機廢氣降解為相對分子質量小的簡單物質，或者有毒有害物質轉化為無害或低危害物質，從而降解去除VOCs。載能電子的平均能量約為10eV，通過適當控制反應條件可以實現難以實現或快速的化學反應。

 

三、光催化VOCs處理方法的***缺點

 

與傳統方法相比，低溫等離子體光催化VOCs凈化技術具有許多***勢。***，可以在常溫常壓下操作；***二，有機化合物的***終產物是二氧化碳、一氧化碳和H2O。如果有機物是氯化的，就要在產品中加入氯化物，不需要中間產物，降低了有機物的毒性，避免了其他方法中的后處理問題；***三，運行成本低；***四；揮發性有機物去除率高，揮發性有機物適應性操作管理方便。

 

需要一種更有效、全面和易于操作的廢氣處理方法，以更***程度地減少操作條件的限制。低溫等離子體方法的出現正是為了滿足這一要求，在***內外受到越來越多的關注。隨著研究的深入，低溫等離子體光催化必將向規模化方向發展。