華烯環(huán)保
井噴式爆發(fā)的VOCs市場(chǎng)，召喚出了巨細(xì)不一、良莠不齊的管理公司，至于管理技能，也算是重溫了“百家爭(zhēng)鳴、百家爭(zhēng)鳴”的盛況。在VOCs管理這件事上，南北方仍是有必定的默契。毫無疑問，活性炭吸附、光催化氧化與低溫等離子技能絕對(duì)妥妥得承包VOCs管理市場(chǎng)份額的前三甲，但光環(huán)籠罩下的暗影更值得注意。
日前，由山西省環(huán)保廳發(fā)布的《山西省工業(yè)涂裝、包裝印刷、醫(yī)藥制作職業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物操控技能攻略》，對(duì)低溫等離子與光催化氧化技能提出以下明確要求：
（1）管理設(shè)備的風(fēng)量依照最大廢氣排放量的120%進(jìn)行設(shè)計(jì)。低溫等離子體技能或光催化技能獨(dú)自運(yùn)用時(shí)，僅適用于處理低濃度有機(jī)廢氣或惡臭氣體；管理功率要求更高時(shí)，應(yīng)選用多種技能的組合工藝。關(guān)于含油霧、漆霧或顆粒物的廢氣，應(yīng)裝備高效過濾等適宜的預(yù)處理工藝。
（2）應(yīng)首先明確廢氣組分中最大或許的化學(xué)鍵鍵能。運(yùn)用低溫等離子體技能的，需給出處理裝置設(shè)計(jì)的電壓、頻率、電場(chǎng)強(qiáng)度、安穩(wěn)電離能等參數(shù)，一起出具所用電氣元件的出廠防爆合格證；運(yùn)用光催化氧化技能的，需給出所用催化劑種類、催化劑負(fù)載量等參數(shù)，并出具所用電氣元件的防爆合格證與燈管發(fā)射185nm波段的占比狀況檢驗(yàn)證書。
（3）應(yīng)盡量延伸廢氣在裝置中的反響停留時(shí)間，并配備臭氧催化分化單元。
在VOCs圈子里混久了的朋友，都會(huì)對(duì)下面兩張?jiān)韴D很麻痹。在此，小編更想用自己的理解及部分?jǐn)?shù)據(jù)來解讀下這兩種技能。
低溫等離子技能：
電場(chǎng)激宣布的電子、自由基、激起態(tài)分子（首要是O3等）等活性物質(zhì)，是低溫等離子體技能凈化有機(jī)廢氣的關(guān)鍵。VOCs組分化離的難易程度，一方面取決于電子的能量，另一方面還取決于分子中化學(xué)鍵的鍵能。電子在放電過程中獲得的能量首要集中在2~12eV之間，而VOCs分子分化所需求能量剛好均在這個(gè)區(qū)域內(nèi)。
等離子原理：
1，目前，發(fā)作低溫等離子體的常用辦法是電暈放電和介質(zhì)阻撓放電。
電暈放電，是在大氣壓或高于大氣壓條件下，運(yùn)用電極表面曲率半徑很小的電極，如針狀電極或細(xì)線狀電極，由于放電空間電場(chǎng)不均勻，使電離過程首要局限于部分電場(chǎng)很高的電極鄰近，特別是發(fā)作在曲率半徑很小的電極鄰近或薄層中，并伴隨顯著光亮的放電現(xiàn)象，一般都發(fā)作在高電壓（大于5kv）和較高頻率（20～40kHz）條件下。
介質(zhì)阻撓放電，是絕緣介質(zhì)掩蓋在電極上或者懸掛在放電空間中的一種氣體放電。當(dāng)在電極上施加足夠高的溝通電壓，電極之間的氣體發(fā)作電離，而電極間的介質(zhì)能起到儲(chǔ)能作用，限制放電電流的自由增長(zhǎng)，進(jìn)而發(fā)作很多細(xì)絲狀、延時(shí)極短的脈沖微放電，均勻安穩(wěn)地充溢整個(gè)放電間隙，一起能按捺級(jí)間火花或弧光的發(fā)作。
選用介質(zhì)阻撓放電方法的等離子體反響器，一般都選用陶瓷、石英等防腐蝕介質(zhì)材料，電極與廢氣不直接觸摸，然后能夠必定程度避免設(shè)備腐蝕問題。而電暈放電技能（或針尖放電式）一般是氣體與電極直接觸摸的，即便經(jīng)過的氣體沒有腐蝕性，但等離子體中的活性強(qiáng)氧化物質(zhì)（如臭氧）也或許腐蝕電極。相對(duì)而言，選用介質(zhì)阻撓放電方法比電暈放電方法（如針尖放電）更安全。
值得注意的是，低溫等離子體技能首要是將有機(jī)分子中的化學(xué)鍵打斷，但尚未能徹底將有機(jī)物礦化成CO2和H2O。以某管理項(xiàng)目為例，非甲烷總烴的去除率僅為45%，而惡臭的去除率可達(dá)93%。這首要是由于非甲烷總烴經(jīng)過處理后，大分子變成小分子，用色譜法檢測(cè)仍然體現(xiàn)為非甲烷總烴；而分化過程中發(fā)作的部分異味副產(chǎn)物（如臭氧等）亦會(huì)對(duì)惡臭的去除率有必定影響。
因此，正派的低溫等離子體技能供貨商，一般還會(huì)在等離子反響器前裝備預(yù)處理體系，有用去除廢氣中的粉塵和水分，而且也會(huì)在反響器后再裝備后處理體系，延伸廢氣與活性物質(zhì)的反響時(shí)間，一起對(duì)剩余的活性物質(zhì)（首要是臭氧）進(jìn)行分化消除。
2，以小編的理解，高壓電源就是低溫等離子技能的核心。電壓和頻率是電源能量輸出的兩個(gè)重要參數(shù)。
氣體中呈現(xiàn)的自由電子只要從必定強(qiáng)度的電場(chǎng)中獲得能量成為高能電子，然后才能與氣體分子發(fā)作磕碰，將能量傳遞給該分子，使該氣體分子的外層電子脫離核的束縛，然后發(fā)作更多的自由電子和帶正電的離子。
頻率的進(jìn)步會(huì)增加單位時(shí)間內(nèi)部分放電的均勻脈沖個(gè)數(shù)，放電的重復(fù)率增加。但研討結(jié)果表明，當(dāng)電壓必定時(shí)，污染物的去除率隨頻率的進(jìn)步先增加后減小。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)充分考慮電源與等離子體反響器的匹配聯(lián)系，并充分考慮諧振帶來的影響。
光催化氧化技能：
光催化氧化技能，首要利用光敏催化劑在必定量的光照耀下激起發(fā)作的電子-空穴對(duì)，與吸附在催化劑面積的溶解氧和水分子等發(fā)作作用，進(jìn)而發(fā)作˙OH與˙O2-等強(qiáng)氧化性自由基，再經(jīng)過與污染物的羥基加和、取代、電子搬運(yùn)等方法礦化，終究完成VOCs的降解。說白了，光催化氧化反響所需的能量首要來源光照能量。
光氧原理：
1，TiO2具有較高的化學(xué)安穩(wěn)性和催化活性，且價(jià)廉無毒，所以是目前最常用的光催化劑之一。其常用的晶型結(jié)構(gòu)有2種：銳鈦礦型和金紅石型。金紅石型相對(duì)更安穩(wěn)，即便在高溫的狀況下也難以發(fā)作分化和轉(zhuǎn)化。而且金紅石型TiO2的禁帶寬度為3.0eV，而銳鈦礦型TiO2的禁帶寬度是3.2eV，也就是說，引發(fā)銳鈦礦型TiO2進(jìn)行光催化反響所需的光能量需大于3.2eV，金紅石型TiO2僅需大于3.0eV。關(guān)于銳鈦礦型TiO2，紫外光的激起波長(zhǎng)需求小于387.5nm。
2，顧名思義，光催化氧化技能，那必定得有“光”和“催化劑”一起作用才行。
關(guān)于光，有兩個(gè)參數(shù)：波長(zhǎng)與光強(qiáng)。只要吸收了必定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，TiO2催化劑才能夠戰(zhàn)勝其禁帶的能量，在其表面會(huì)發(fā)作電子-空穴。研討結(jié)果表明，短波長(zhǎng)的紫外光，尤其是在185~254nm，更有利于生成更多的˙OH，然后加快光催化反響活性。而表明單位時(shí)間內(nèi)、經(jīng)過單位橫截面光能巨細(xì)的光強(qiáng)，直接決議了紫外光所供給的總能量是否足以使周圍的TiO2全部參與到反響中來。所以，光催化過程中要保證反響器內(nèi)布光均勻且紫外光達(dá)到必定強(qiáng)度。
關(guān)于催化劑，其活性組分首要是TiO2。其顆粒粒徑越小，尤其是納米級(jí)，比表面與反響面就越大，電子-空穴的簡(jiǎn)略復(fù)合率就小，光催化活性也就高；若在TiO2中摻雜金屬或非金屬粒子，還可拓寬其可接受的光照耀響應(yīng)范圍；由于銳鈦礦型具有強(qiáng)吸附氧氣能力，金紅石型具有較高的光利用率，二者的混晶型物質(zhì)在光催化功能方面的體現(xiàn)要比單一晶型物質(zhì)要好。其它影響光催化活性的要素還包括，孔隙率、均勻孔徑、表面電荷、焙燒溫度、純度等。
水蒸氣也是在光催化反響不可忽視的要素。由于水分子供給了可俘獲空穴的羥基，進(jìn)而發(fā)作自由基˙OH，反響中適量的水蒸氣有利于反響的進(jìn)行，但如果水蒸氣過多，會(huì)在TiO2表面發(fā)作競(jìng)賽吸附，反而不利于光催化的進(jìn)行。
此外，廢氣的初始濃度和在反響器內(nèi)部的停留時(shí)間，也直接影響光催化氧化技能的去除作用。從目前的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)結(jié)果看，在各條件優(yōu)化后的狀況下，處理濃度10mg/m3的甲醛需要30min才能達(dá)到70%的去除功率。
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