光催化氧化法在改性沥青防水卷材烟气处理中的应用.FIT

Goodisgood,butbettercarriesit.

精益求精，善益求善。Goodisgood,butbettercarriesit.

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光催化氧化法在改性沥青防水卷材

烟气处理中的应用

赵春林，何学诗，陈晓龙

江苏苏州215132）（苏州市姑苏新型建材有限公司，

摘要：介绍了改性沥青防水卷材生产过程中常用的几种沥青烟气处理方法，并对其优缺点进行了分析对比。重点介绍光催化氧化法在改性沥青防水卷材烟气处理中的应用，包括基本原理、工艺流程、装置结构及特点等。改性沥青防水卷材关键词：沥青烟气处理；光催化氧化法；文章编号：1007-497X（2014）原13原0000-00

中图分类号：TU

文献标识码：A

ApplicationofPhoto-CatalyticOxidizationforFumeDisposal

duringtheProductionofModifiedBitumenWaterproof

Membrane

（ShuzhouGusuXinxingJiancaiCo.,Ltd.,Suhzou,Jiangsu215132,China）

Abstract:Thearticleintroducessomemethodsforthetreatmentoffumesgeneratedduringtheproductionofmodified

ZhaoChunlin，HeXueshi，ChenXiaolong

bitumenwaterproofingmembrane;then,itanalyzestheadvantagesanddisadvantagesofeachmethod,andmakescomparisonsbasalprinciples,technologicalprocess,equipmentstructureandfeaturesetc.

Keywords:bitumenfumedisposal;photo-catalyticoxidizationmethod;modifiedbitumenwaterproofingmembrane

againstoneanother.Theapplicationofphoto-catalyticoxidizationmethodishighlightedinthefumedisposal,includingits

改性沥青防水卷材生产过程中会产生大量沥青而且对人体健康有害。沥烟气和粉尘，不仅气味难闻，青烟气由液态焦油（熔点约50益）和气态焦油（凝固点约-30益）组成，主要成分为芳烃及杂环化合物，如苯并芘、苯并蒽、咔唑等。其中，以苯并芘、苯并蒽为肺癌、胃癌和食道癌代表的多环芳烃是引起皮肤癌、

—————————————收稿日期：2014-05-19

作者简介：赵春林，男，1980年生，工程师，主要从事新型建材的技术研究与生产工作。联系地址：215132江苏省苏州市滨河路1979号，E-mail：jinsiyuan@163.com。

的主要原因之一。因此，对沥青防水卷材生产过程中就显得特产生的烟气进行净化处理，确保达标排放，别重要。事实上，沥青防水卷材生产过程中的烟气净化处理已成为当前行业中的一个难题，困扰着众多沥青防水卷材生产企业。本文着重介绍光催化氧化法在旨在提供一个改性沥青防水卷材烟气处理中的应用，

切实可行的、符合企业实际需要的沥青烟气处理方案。1

常用改性沥青防水卷材烟气处理方法

改性沥青防水卷材生产过程中的烟气处理方法

等离子法、吸收法等。主要包括：活性炭吸附法、1.1活性炭吸附法

活性炭吸附法是利用活性炭内部孔隙结构发达、

点是：产生的浮油处理不完全，极易产生二次污染。2光催化氧化法处理沥青烟气2.1基本原理

光催化氧化技术是近几年发展起来的一项高级

具有极大的表面积，通过分子间作用力来吸附烟气中的有机污染物。这种方法较为简单，但去污效率不高，且存在以下几个问题：1）活性炭吸附能力有限，一般适合于处理低浓度的对象；2）活性炭吸附有一定的选择性，并不能吸附所有的有机污染物分子；3）活性炭其活性就很快下降，而目前一旦表面吸附污染物后，

沥青烟气中的油性污染物极易粘附在活性炭表面，使活性炭很快失去活性；4）活性炭必须经常更换，增加了运行成本，而且活性炭过滤层阻力降较大，增加了且很能耗；5）更换后的活性炭吸附有大量有害物质，难再生，如处理不当，就会造成二次污染。1.2等离子法

等离子法是在外加电场的作用下，通过高压放电

氧化技术，由于处理污染物，特别是有机污染物的效率极高，而被广泛应用于环保领域中的大气污染治理和污水处理。光催化氧化技术包括光氧化和光催化氧化两个阶段，该技术将氧化剂与光辐射相结合，利用光激发氧化，即有机物在光的作用下，逐步氧化成低NO3-、PO43-、Cl-等。

H2O及其他的离子，如分子中间产物，最终生成CO2、

光氧化降解有机污染物的途径，包括无催化剂和

无催化剂参与的光氧化降解过程有催化剂参与两类。

多采用氧气、臭氧等作为氧化剂，在紫外光的照射下该过程亦称光使污染物氧化分解成低分子中间产物，

氧化。有催化剂参与的光氧化降解过程又称光催化氧可分为均相和非均相催化两种类型：均相光催化化，

降解多以Fe2+或Fe3+及臭氧为介质，通过Photo-解；非均相光催化降解多通过在污染体系中投加一定半导体材料在光的照射下产生电子-空穴对，与吸附在半导体上的氧、水分子等作用，产生·OH等氧化性极强的自由基，再通过自由基与污染物之间的羟基加和、取代、电子转移等方式，使污染物全部或接近全部降解、矿化。·OH是一种活性极强的基团，具有502上的分子结构，且对反应物无选择性，因而在光催化氧化中起着决定性的作用。在·OH的强氧化作用下，几乎所有的有机污染物都能够降解后氧化成CO2和H2O；并能将无机污染物，如NH3、H2S、SO2、NOx等，氧化成无害的物质。

kJ/mol（120kcal/mol）的能量，能够轻易破坏掉共价键·Fenton反应产生羟基自由基（OH），使污染物发生降

（如电子、形式产生大量化学活性极高的粒子离子、自由基和激发态分子等），这些粒子能与沥青烟气中的复杂大分子污染物质发生反应，使其发生电离、解离和激发，转变为简单小分子物质，即使有毒有害物质转变成无毒无害物质或低毒低害物质，从而达到净化这种方法去污效率高，但仍存在以下不烟气的目的[1]。

足：1）用电量大，且需要经常清灰，运行维护成本高；1.3吸收法2）一次投入成本高。

吸收法是利用烟气中不同组分在吸收剂中的溶

量的光敏半导体材料（如TiO2），作为光催化剂的光敏

解度不同，或与吸收剂发生选择性化学反应，来将有改性沥青防水卷材生产过害气体从气流中分离出来。

程中的烟气吸收处理过程是将烟气中的有害物质通过喷淋塔喷淋转移到液体吸收剂（可以是水、化学试剂溶液、强氧化剂溶液或有机溶液）中的过程。改性沥这是因为沥青防水卷材生产过程中多以水作吸收剂，

青烟气中的焦油细雾粒子不溶于水也不与水发生化浮油物质的处理学反应，而是浮于水表面形成浮油，方法一般是混在煤炭中作为燃料使用。这种方法的缺

目前，国内使用较多的光催化剂为锐钛型二氧化钛。激发锐钛型二氧化钛需要大于3.2eV能量的光子，光子的能量E与波长姿具有反比关系，即E=hC/

姿。选择波长小于387.5nm的光可以激发锐钛型二氧也就是近紫外光。因此，化钛，一般选择波长为254nm的紫外光作为光催化的光源。

2.2光催化氧化法处理沥青烟气的工艺流程中沥青烟气的工艺流程见图1。

一步氧化最终生成CO2和H2O，同时将剩余的SO2、物；最后，处理后的气体通过引风机实现达标排放。2.3.2光催化氧化装置特点

1）高效去除有机污染物

光催化氧化装置采用光氧化和光催化氧化相结合的新技术，发挥二者各自的优势，取长补短，极大地提高了处理有机污染物的能力。该装置处理有机污染物效率可达90%以上。

2）光转化率高

为提高非均相光催化氧化效率，通过在光催化剂中掺杂不同金属离子和非金属离子等方法，降（TiO2）

低了电子和空穴的复合率，增加了羟基自由基的生成量，使光转化率得到了很大的提高。

3）无任何二次污染

光催化氧化利用紫外线灯产生的紫外光作为能源来活化光催化剂，并利用空气中的氧和水驱动氧化-还原反应，无任何二次污染。

4）装置运行和维护成本低

每处理烟气1000装置需耗电，但设备能耗低，仅需耗电约0.5kW·h，运行成本低。m3/h，

5）安全性高

确保安全运行。装置采用智能化控制，3结语

改性沥青防水卷材生产过程中产生的烟气污染NOx等无机污染物直接氧化成NO3-和SO42-等无害

光催化氧化法处理改性沥青防水卷材生产过程

图1光催化氧化法处理沥青烟气的工艺流程

配料区和生产区产生的烟气经封闭收集后，首先经水喷淋塔过滤清洗处理，实现降温并除去烟气中的该过程的作用是大部分油雾和微小的焦油细雾颗粒。

减轻光催化氧化的压力、减少油雾和微小焦油细雾颗粒对光催化剂的粘附。

2.3光催化氧化装置结构及特点2.3.1光催化氧化装置结构

缓冲段

光氧化段

光催化氧化装置结构见图2。

光催化氧化段

图2光催化氧化装置结构图

环境、影响人体健康，烟气处理一直困扰着生产企业。目前，行业中沥青烟气处理方法多样，效果也不尽相同，生产企业应根据自身的实际情况，如：生产产品类投资成型、工艺流程、场地面积、烟气量、周边环境、选择合适的处理方法。本文介绍本、自身技术条件等，的光催化氧化处理烟气技术可供同行参考。参考文献：

[1]张仁熙，侯健，侯惠奇.等离子体技术在环境保护中的应用

（上）[J].上海化工，2000（20）：4-5.

如图2所示，气体