UV光催化除臭工艺是VOCs有机废气处理的常用处理工艺,我们中仁环保结合资料总结了以下九条光催化技术设计需要考虑的细节和注意事项:
1.关于复合光催化技术名称统一和规范化的问题;
1972年,日本Fujishima(藤岛昭教授)发现了光催化现象。1999年由于纳米技术得到了突破性进展,光催化终于正式登上了国际研究舞台。目前,光催化已经成为发达国家老幼皆知的环保代名词。
然而,国内关于光催化技术的认识还不够全面,很多废气治理公司或是从业者,普通认为只要有紫外灯的设备,都可以称之光催化技术,这是错误的观点和行业乱象所致。顾名思义,光催化技术,那肯定得有“光”和“催化剂”共同作用才行。
目前,废气治理上市场上,关于紫外灯的废气治理设备有:复合光催化技术、光催化氧化技术、光触媒技术、UV光分解技术、光氧化技术、光化学技术等等。在废气治理市场上,真正使用到催化剂的设备少之又少,毕竟催化剂所需费用占光催化设备成本的30-50%,几乎可以生产一套没有催化剂的光氧化设备。
2.选用复合光催化技术时,需充分考虑系统的预处理技术;
在设计废气、VOCs和异味治理项目时,不能考虑废气的单一指标治理,我们充分认识废气有组成和成份。通常情况下,待处理废气中会含有粉尘、颗粒物、液态等。为了保证废气的治理效果,我们一般需要考虑先处理废气中的粉尘、颗粒物和液态。例如,对于含粉尘比较高的废气,要先配置除尘技术,若不先去除废气中的粉尘和颗粒,这些固态物质会附着在催化剂和紫外灯的表面,影响系统的处理效果。对于特殊的固态物质,可能还会存在着着火的隐患。而对于水含量较高的废气,应当先除湿。
3.紫外灯数量的设计;不同行业、不同废气成份、不同浓度的废气,所选择的紫外灯数量均有所不同;
在废气治理市场上,我们发现光催化技术广泛应用于各行各业,也受到了市场的欢迎和认同。但是,在一些偏远的区域,或是环保监督不够严格的地区,光催化技术成为应付检查的装置。大家没有认真的面对,没有科学的设计,没有系统的规划,在一个方箱里放几支紫外灯,就对外宣称是复合光催化技术设备。
在选择光催化技术时,我们需分析待处理废气的行业、成份、浓度等因素,通过这一些条件来确定紫外灯的数量。光催化技术不是万能技术,它有它的局限性,大家选用时一定要考虑各种因素和谨慎使用。
4.紫外灯如何选型,要从功率、长度、波段等角度考察;
对于光催化技术而言,紫外灯是核心,其关乎处理效果的好坏。对于光源的考核有两个参数:波长与光强。只有吸收了一定波长范围内的光,TiO2催化剂才可以克服其禁带的能量,在其表面会产生电子-空穴。研究结果表明,紫外光波长在185-254nm,很难打破分子键,更适合于光氧化技术。而光催化技术更加适合选用387nm和365nm波长的紫外灯,在市场上很找到387nm的紫外灯,所以很时候光催化技术选用365nm波长的紫外灯。
另外,紫外灯的功率有15-320W,长度范围135-1554mm。废气治理从业者,需根据设计的背景和目标值,正确的和科学的选择紫外灯的功率及长度。
5.紫外灯的布置间距如何确定,其与催化剂之间的距离多少合适?
衡量光催化技术的好坏,主要先看紫外灯,而紫外灯的考核参数为波长与光强。所以在设计时,除了要考虑紫外灯的功率、长度和波段外,在设计和加工制作设备时,还要充分考虑紫外灯之间的间距。合理的间距,能确保紫外灯的科学布置,既能保证充分的光均匀和紫外光达到一定强度,又能避免出现盲区和死角,以保证光催化技术的处理效果。
同样,除了紫外灯的距是我们考虑的因素之外,紫外灯与催化剂之间的距离也是我们要重点考虑的,也是很多设计人员容易忽视的一个重要环节。紫外灯和催化剂间的距离,主要是由催化剂的类型、紫外灯的类型、设备的内部结构等因素所决定。
6.催化剂如何选择?
都说光催化技术,那肯定得有“光”和“催化剂”共同作用才行,我们前面说了紫外灯的选择,那现在重点得分析催化剂的选择。能适用于光催化技术的催化剂有二氧化钛(TiO2);氧化锌(ZnO);氧化锡(SnO2);二氧化锆(ZrO2);硫化镉(CdS)等多种氧化物硫化物半导体,其中二氧化钛因其氧化能力强,化学性质稳定无毒,成为世界上最当红的纳米光催化材料。
光催化剂的发展:在早期,也曾经较多使用硫化镉(CdS)和氧化锌(ZnO)作为光触媒材料,但是由于这两者的化学性质不稳定,会在光催化的同时发生光溶解,溶出有害的金属离子具有一定的生物毒性,故发达国家目前已经很少将它们用作为民用光催化材料,部分工业光催化领域还在使用。
光催化剂二氧化钛:它是一种半导体,分别具有锐钛矿,金红石及板钛矿三种晶体结构,其中只有锐钛矿结构和金红石结构具有光催化特性。
7.光催化设备的过流速度和反应停留时间?
在选用光催化技术时,我们一定要正确的去面对过流速度和停留两大要素。光催化技术是催化氧化的一个过程,首先是光照射在催化剂上,起了催化作用,产生了活性羟基(•OH)和其他活性氧化类物质(•O2-,•OOH,H2O2)。在催化剂的表面生成的•OH基团反应活性很高,具有高于有机物中各类化学键能的反应能,加上•O2-,•OOH,H2O2活性氧化类物质的协同作用,能迅速有效地分解有机物,同时紫外灯具有除臭、消毒、杀菌的功效。
通过光催化的工作机理,我们应该清晰的认识到,光催化治理废气也是一个复杂的过程,需要足够的停留反应时间。而目前市场上很多光催化技术设备,整体过流截面积严重偏小,导致过流速度较大,停留时间较短等现象。
在设计光催化设备时,要根据废气的成份和浓度,合理设计停留时。从投资和运行管理的角度考虑,通过光催化设备的过渡速度控制0.3-1m/s比较合适。当过渡速度大于1m/s时,系统的阻力会直线上升,同时会影响催化剂的结构;更重要是在确定停留时间的情况下,风速越大,设备的长度或高度也要求越大;不管在什么风速条件,光催化装置的反应停留时间控制在10-30秒比较好合适。当然,我所指的10-30秒为中低浓度易分解的部分废气,而不是绝对和统一标准的时间。
8.防爆性能和适用场合?
光催化技术的防爆性能比吸收法、生物法要差一些,但比低温等离子法和焚烧法的要求少一些。市场上也有些光催化设备说是防爆的,但是受到防爆机构、专家和专业从事者的质疑。我个人认为,光催化设备的防爆还面临着很多技术问题,例如设备的密封性、紫外光的透过率、防爆等级、处理效率等问题需要解决。做为废气治理从事者,切不可为了一个订单、一份合同或是一个业绩,诱导需要单位做了错误的评估和选择。否则,一切出现了问题,不仅仅是企业声誉和技术遭质疑的问题,还会给安全生产带来不可预估的隐患。
我们中仁环保主张,光催化技术在缺少其它辅助处理设备时,不建议直接用在易燃易爆行业的废气治理项目,尤其是高浓度易挥发的石油化工生产领域。
9.适用的废气浓度?
建议用于浓度在500ppm的VOCs治理项目。
来源:北极星VOCs在线