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井噴式爆發的VOCs市場，召喚出了大小不一、參差不齊的治理公司，至于治理技術，也算是重溫了“百家爭鳴、百花齊放”的盛況。在VOCs治理這件事上，南北方還是有一定的默契，一改因粽子、月餅和餃子等吃法差異就吵得不可開交的毛病。毫無疑問，活性炭吸附、光催化氧化與低溫等離子技術絕對妥妥得承包VOCs治理市場份額的前三甲，但光環籠罩下的陰影更值得注意。

日前，由山西省環保廳發布的《山西省工業涂裝、包裝印刷、醫藥制造行業揮發性有機物控制技術指南》，對低溫等離子與光催化氧化技術提出以下明確要求：

（1）治理設施的風量按照最大廢氣排放量的120%進行設計。低溫等離子體技術或光催化技術單獨使用時，僅適用于處理低濃度有機廢氣或惡臭氣體；治理效率要求更高時，應采用多種技術的組合工藝。對于含油霧、漆霧或顆粒物的廢氣，應配置高效過濾等適宜的預處理工藝。

（2）應首先明確廢氣組分中最大可能的化學鍵鍵能。使用低溫等離子體技術的，需給出處理裝置設計的電壓、頻率、電場強度、穩定電離能等參數，同時出具所用電氣元件的出廠防爆合格證；使用光催化氧化技術的，需給出所用催化劑種類、催化劑負載量等參數，并出具所用電氣元件的防爆合格證與燈管發射185nm波段的占比情況檢驗證書。

（3）應盡量延長廢氣在裝置中的反應停留時間，并配備臭氧催化分解單元。

在VOCs圈子里混久了的朋友，都會對下面兩張原理圖很麻木。在此，小編更想用自己的理解及部分數據來解讀下這兩種技術。

低溫等離子技術

電場激發出的電子、自由基、激發態分子（主要是O3等）等活性物質，是低溫等離子體技術凈化有機廢氣的關鍵。VOCs組分解離的難易程度，一方面取決于電子的能量，另一方面還取決于分子中化學鍵的鍵能。電子在放電過程中獲得的能量主要集中在2~12eV之間，而VOCs分子分解所需要能量剛好均在這個區域內。

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目前，產生低溫等離子體的常用方法是電暈放電和介質阻擋放電。

電暈放電，是在大氣壓或高于大氣壓條件下，使用電極表面曲率半徑很小的電極，如針狀電極或細線狀電極，由于放電空間電場不均勻，使電離過程主要局限于局部電場很高的電極附近，特別是發生在曲率半徑很小的電極附近或薄層中，并伴隨明顯光亮的放電現象，一般都發生在高電壓（大于5kv）和較高頻率（20～40kHz）條件下。

介質阻擋放電，是絕緣介質覆蓋在電極上或者懸掛在放電空間中的一種氣體放電。當在電極上施加足夠高的交流電壓，電極之間的氣體發生電離，而電極間的介質能起到儲能作用，限制放電電流的自由增長，進而產生大量細絲狀、延時極短的脈沖微放電，均勻穩定地充滿整個放電間隙，同時能抑制級間火花或弧光的產生。

采用介質阻擋放電方式的等離子體反應器，一般都采用陶瓷、石英等防腐蝕介質材料，電極與廢氣不直接接觸，從而可以一定程度避免設備腐蝕問題。而電暈放電技術（或針尖放電式）通常是氣體與電極直接接觸的，即使通過的氣體沒有腐蝕性，但等離子體中的活性強氧化物質（如臭氧）也可能腐蝕電極。相對而言，采用介質阻擋放電方式比電暈放電方式（如針尖放電）更安全。

值得注意的是，低溫等離子體技術主要是將有機分子中的化學鍵打斷，但尚未能完全將有機物礦化成CO2和H2O。以某治理項目為例，非甲烷總烴的去除率僅為45%，而惡臭的去除率可達93%。這主要是因為非甲烷總烴經過處理后，大分子變成小分子，用色譜法檢測依然表現為非甲烷總烴；而分解過程中產生的部分異味副產物（如臭氧等）亦會對惡臭的去除率有一定影響。

因此，正經的低溫等離子體技術供應商，通常還會在等離子反應器前配置預處理系統，有效去除廢氣中的粉塵和水分，并且也會在反應器后再配置后處理系統，延長廢氣與活性物質的反應時間，同時對多余的活性物質（主要是臭氧）進行分解消除。

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以小編的理解，高壓電源就是低溫等離子技術的核心。電壓和頻率是電源能量輸出的兩個重要參數。

氣體中出現的自由電子只有從一定強度的電場中獲得能量成為高能電子，然后才能與氣體分子發生碰撞，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，從而產生更多的自由電子和帶正電的離子。

頻率的提高會增加單位時間內局部放電的平均脈沖個數，放電的重復率增加。但研究結果表明，當電壓一定時，污染物的去除率隨頻率的提高先增加后減小。在實際應用中，應充分考慮電源與等離子體反應器的匹配關系，并充分考慮諧振帶來的影響。
 

光催化氧化技術

光催化氧化技術，主要利用光敏催化劑在一定量的光照射下激發產生的電子-空穴對，與吸附在催化劑面積的溶解氧和水分子等發生作用，進而產生˙OH與˙O2-等強氧化性自由基，再通過與污染物的羥基加和、取代、電子轉移等方式礦化，最終實現VOCs的降解。說白了，光催化氧化反應所需的能量主要來源光照能量。

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TiO2具有較高的化學穩定性和催化活性，且價廉無毒，所以是目前最常用的光催化劑之一。其常用的晶型結構有2種：銳鈦礦型和金紅石型。金紅石型相對更穩定，即使在高溫的情況下也難以發生分解和轉化。并且金紅石型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，引發銳鈦礦型TiO2進行光催化反應所需的光能量需大于3.2eV，金紅石型TiO2僅需大于3.0eV。對于銳鈦礦型TiO2，紫外光的激發波長需要小于387.5nm。

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顧名思義，光催化氧化技術，那肯定得有“光”和“催化劑”共同作用才行。

對于光，有兩個參數：波長與光強。只有吸收了一定波長范圍內的光，TiO2催化劑才可以克服其禁帶的能量，在其表面會產生電子-空穴。研究結果表明，短波長的紫外光，尤其是在185~254nm，更有利于生成更多的˙OH，從而加快光催化反應活性。而表示單位時間內、通過單位橫截面光能大小的光強，直接決定了紫外光所提供的總能量是否足以使周圍的TiO2全部參與到反應中來。所以，光催化過程中要保證反應器內布光均勻且紫外光達到一定強度。

對于催化劑，其活性組分主要是TiO2。其顆粒粒徑越小，尤其是納米級，比表面與反應面就越大，電子-空穴的簡單復合率就小，光催化活性也就高；若在TiO2中摻雜金屬或非金屬粒子，還可拓展其可接受的光照射響應范圍；因為銳鈦礦型具有強吸附氧氣能力，金紅石型具有較高的光利用率，二者的混晶型物質在光催化性能方面的表現要比單一晶型物質要好。其它影響光催化活性的因素還包括，孔隙率、平均孔徑、表面電荷、焙燒溫度、純度等。

水蒸氣也是在光催化反應不可忽視的因素。因為水分子提供了可俘獲空穴的羥基，進而產生自由基˙OH，反應中適量的水蒸氣有利于反應的進行，但如果水蒸氣過多，會在TiO2表面產生競爭吸附，反而不利于光催化的進行。

此外，廢氣的初始濃度和在反應器內部的停留時間，也直接影響光催化氧化技術的去除效果。從目前的實驗室數據結果看，在各條件優化后的情況下，處理濃度10mg/m3的甲醛尚需30min才能達到70%的去除效率。小編就在想，國內的VOCs治理公司應該采用的是“宇宙級黑科技”光催技術，用不到3s的反應時間處理著不知比10mg/m3高多少倍的VOCs廢氣！奏是這么自信，才會辣么任性！

無話可說，言盡于此！

原標題:山西：向低溫等離子和光催化氧化技術亂象說NO（附深度解讀）