光解光催化設備在VOCs廢氣治理中的影響因素
作者: Guanglv
來源: 未知
發布時間:2018-11-01 11:35
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VOCs在紫外線照射下可與大氣中的NOx發生光化學反應，產生O3等二次污染物；同時，VOCs可與大氣中的顆粒物作用形成二次有機氣溶膠，嚴重威脅著人類生存環境的健康發展。光解光催化設備因具有占地面積小、應用范圍廣、運行成本低、設計投資少、不產生二次污染等優勢已被廣泛應用在工業VOCs廢氣治理中。為了進一步提高光解光催化設備在具體工業VOCs廢氣治理中的處理能力，必須在光解光催化設備設計中對關鍵影響因素加以重視和控制。
一、核心材料
在光解光催化設備中用到的材料有兩種，一種是光催化材料，另一種是臭氧催化材料。
光催化材料是光解光催化設備最重要的材料。光催化材料采用華鈦高科獨有的原位燒結設備制備，將納米二氧化鈦均勻負載在泡沫鎳、泡沫陶瓷和蜂窩陶瓷上，具有比表面積大、附著牢固、催化活性高等特點。光催化部分采用254nm紫外燈為激發光源，激發價帶上的電子（e-）躍遷到導帶，在價帶上產生相應的空穴（h+），生成具有極強氧化作用的氧負離子和羥基自由基，將多種VOCs、非甲烷總烴、惡臭等氧化分解成無害的CO2和H2O，達到分解有害有機物的目的。在紫外燈照射下光催化材料持續釋放自由基，從而具有無與倫比的主動出擊功能，而本身不發生變化，具有長期活性。
臭氧催化材料是另一種重要材料。臭氧催化材料是在催化劑表面將光解部分185nm紫外燈產生的臭氧催化分解成氧氣，幾乎可以達到臭氧零排放；同時臭氧催化材料協同臭氧將VOCs分解成CO2和H2O。華鈦高科通過擁有核心知識產權的原位燒結設備將臭氧催化劑負載到泡沫陶瓷或者蜂窩陶瓷上，產生較多的活性位，并且活性中心不容易脫落，高效催化分解臭氧和VOCs。臭氧催化材料能催化分解臭氧和VOCs廢氣，而自己不發生變化，具有長期活性。
紫外燈的質量也是光解光催化設備性能好壞的因素之一，這里不再贅述。
二、光解光催化降解模型
華鈦高科建立了國內首套光解光催化工業VOCs降解模型，為具體應用環境提供理論和設計依據。以VOCs工程設備中心為依托，采用直通式測試艙模擬數千風量、數百ppm濃度、不同濕度、不同氧濃度、不同陣列排布的各種VOCs氣體的降解性能，形成了豐富的工藝數據庫，為指導復雜工況條件下的VOCs處理系統設計提供了基礎依據。
三、光解光催化箱體設計
采用Ansys Fluent 6.0軟件對VOCs降解模型流場進行空氣動力學模擬，確定空氣動力學的合理性，并且確定空氣停留的時間
圖2為加入光催化材料后，光催化模塊在入口流量5000m3/h、150°C時的動力學模擬結果，通過速度、渦流等流場特性，證明在第一排光催化材料前形成了較為均勻的速度場和密度場，氣流穿過第一排光觸媒網后均勻向后流動。
四、濕度的影響
濕度對光催化的協同凈化能力既有促進作用又有負面作用，在多相光催化設備實際應用過程中，只有控制適宜的濕度，才能保障光解光催化設備在廢氣凈化領域快速、高效且安全地應用。
五、溫度很重要
環境溫度影響紫外燈功率的輸出，也意味著將影響紫外燈的光密度，進而影響光解和光催化效率。
六、前處理很重要
除塵、除油對提高設備降解能力是至關重要的。控制好前處理能使催化劑表面及紫外燈管表面裸露、無覆蓋，才能使光解光催化發揮最大的效能。
光解光催化設備已經應用在工業有機廢氣的治理上，但光解光催化設備的優越性遠遠沒有發揮出來，只有真正掌握光解光催化機理及關鍵影響因素，才能使這項設備不斷成熟和發展起來。
