光解光催化技术在VOCs治理工程中的应用及详解

光解光催化技术在VOCs治理工程中的应用及详解挥发性有机物（VOCs）是大气PM2.5和O3污染的主要前体物，对我国目前大气污染的问题和变化态势具有重要影响，VOCs减排已成为当务之急。VOCs治理始于1997年颁布的《大气污染综合排放标准》，其限定了33种污染物的排放限值。随后，国务院、国家进展改革委员会、工业及信息部、财政部、住房城乡建设部、能源局及国家生态环境部等颁布了一系列的法律、法规要求和规范VOCs治理工作，包括：2010年5月国务院颁布的《推动大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导看法》，2012年9月颁布的《重点区域大气污染防治十二五规划》，2013年5月颁布的《挥发性有机物污染防治技术政策》，2013年9月颁布的《重污染过程预警应对工作开展》和《大气污染防治行动方案，即大气国十条》，2014年4月颁布的新《环境爱护法》，2015年8月颁布的新《大气污染防治法》，2016年7月颁布的《重点行业挥发性有机物削减行动方案》以及2017年9月颁布的《十三五挥发性有机物污染防治工作方案》等。此外，多行业、多省份以及部分地市级城市也颁布了多个行业标准和地方标准，对VOCs收集、VOCs治理技术及VOCs排放标准均做了规定和规范。一、多维考察VOCs治理VOCs治理应当包括两部分:一部分是从源头上掌握，也就是削减在生产过程中少使用挥发性的原材料；二是不行以避开的，要从排放标准上来掌握。在VOCs治理技术上，选择应当遵循三个层面：一是目标层面，二是准则层面，三是方案层面，即在最终目标的基础上，考虑实现目标的各个中间环节，选择解决最终问题的方案、措施及实现途径等。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009092021258353.png”alt=“1.png”width=“426”height=“236”/图1VOCs治理技术的选择以国家大气综合排放标准或行业大气排放标准（以及地方大气排放标准或地方行业标准）为处理目标，考虑多因素（包括技术因素和经济因素）的状况，依据详细应用环境选择合适的治理技术（包括复合治理技术）。二、光解光催化使用时的留意事项光解光催化技术因具有占地面积小、应用范围广、运行成本低、设计投资少、不产生二次污染等优势已被广泛应用在低浓度VOCs废气治理中，特殊是化工废气、制药废气、养殖业废气以及生物法废水治理过程中产生的臭气等。利用光解光催化技术治理VOCs废气时，把握好核心技术关键因素，其在实际工程应用中是切实可行并且长期有效的。1、工程案例一某化纤厂的现场试验数据，如图2所示：<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009092021264409.png”alt=“2.png”width=“537”height=“436”/图2进口和出口的史册浓度通过对进口和出口的数据，得出采纳光解光催化设备进行含硫废气处理后，其处理效率均在90%以上。2、工程案例二江西某农药厂测试数据，如图3所示：<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009092021267652.png”alt=“3.png”width=“547”height=“306”/图3光解光催化设备的处理效率通过图3中的黑线可以看出：处理效率稳定在75%以上。三、我们是怎么做到的？1、材料是核心使用公司独有的前驱体原位烧结技术，制备得到的纳米催化材料具有多级复合纳米颗粒釉状结构，颗粒的表面暴露，比表面很大（可达100m2/g），催化活性高；颗粒之间以共价键结合，颗粒之间结合力强，与基底的附着力很强，可超声清洗，使用寿命长。其中光催化材料的催化性能是市场同类产品的8-10倍，并且已经通过日本神奈川科学技术讨论院的权威认证；臭氧分解催化剂的性能是市场同类产品的4.5倍，已通过上海其次工业高校的评测，可将光解产生的臭氧分解并且协同氧化分解VOCs废气。2、光解光催化降解模型建立光解光催化VOCs降解模型，模拟数千风量、数百ppm浓度、不同湿度、不同VOCs气体、不同紫外灯阵列的降解性能，形成了丰富的工艺数据库，为VOCs处理系统设计供应了工艺包和解决方案。3、光解光催化箱体设计<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009092021275289.png”alt=“4.png”width=“444”height=“266”/图4对称面速度云图采纳AnsysFluent6.0软件对VOCs降解模型流场进行空气动力学模拟，确定空气动力学的合理性，并且确定空气停留的时间。4、湿度很重要相宜的环境湿度对光催化有着巨大的影响，由于湿度对吸附-光催化的协同净化力量既有促进作用又有负面作用，高湿度有利于吸附态有机物的光催化去除，但与此同时也抑制了有机物在光催化剂表面的富集吸附。5、紫外灯功率很重要<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009092021276297.png”alt=“5.png”width=“359”height=“266”/图5光功率密度与灯管中心距离的关系紫外灯管的光功率密度与灯管中心间距有很大的关系，随着中心间距的增加，光功率密度快速降低，对降解VOCs有很大的关系。也可以从图6看出：<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/20209/Env/202009092021276482.png”alt=“6.png”width=“550”heig