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低浓度VOCs废气处理技术进展

发布日期:2018-03-07 作者: 点击:

论述了低温等离子体、光催化和生物处分三种新手艺的废气净化道理和国表里研究进展环境,并对其开展前景和研究偏向进行了探究。这些新手艺不但可有用办理以往的手艺困难,并且具备投资少、运转用度低、停顿时候短、高效、稳定、反馈完全且无二次玷污等,降服了传统要领中的很多缺点,将在低浓度VOCs废气管理方面发扬紧张的感化。

跟着经济的开展和国民生活程度的进步,空气中的挥发性有机物(VOCs)玷污题目日益受到人们的正视。VOCs是指空气中存在的室温下蒸气压大于70.9lPa,沸点260℃以下的挥发性有机物质,被视为列为粉尘以后的第二大类空气玷污物。1990年美国《洁净空气法》批改案枚举了189种有毒有害物质,此中大片面是VOCs。1993~2003年我国相继颁布了《大气玷污物概括排放尺度》、《恶臭玷污物排放尺度》和《室内空气质量尺度》,是以,开发适合的VOCs管理手艺已刻不容缓。

因为废气中VOCs玷污物往往浓度低(<3000mg/m3),宇量大、玷污面广,如热力焚烧、催化焚烧、冷凝、吸收和吸附等传统的处分手艺往往不适合,不是其处分结果达不到要求,即是投资或运转老本太高,迫令人们追求和开发新的适合手艺。

近年来,低温等离子体、光催化氧化和生物处分等新手艺在处分低浓度VOCs废气方面已表现出其手艺上风和很好的市集前景,本文将先容这些新手艺。

1低温等离子体手艺

1.1道理

等离子体是含有大批电子、离子、分子、中性原子、引发态原子、光子和解放基等组成的物质的第四种形态。其总正负电荷数相称宏观上呈电中性,但具备导电和受电磁影响的性质,阐扬出很高的化学活性。凭据系统能量状况、温度和离子密度,等离子体平时可分为高温等离子体和低温等离子体(包孕热等离子体和冷等离子体)。高温等离子体的电离度接近,种种粒子的温度险些相像,并且系统处于热力学平均状况,它要紧运用于受控热核反馈研究方面。低温等离子体则处于热力学非平均状况,种种粒子温度并不相像。


低温等离子体可通过前沿陡、脉宽窄(纳秒级)的高压脉冲放电在常温常压下获得,此中的高能电子和O˙、OH˙等活性粒子可与种种玷污物如CO、HC、NOX、SOX、H2S、RSH等产生感化,转化为CO2、H2O、N2、S、SO2等无害或低害物质,从而使废气获得净化。它可促使少许在平时条件下不易进行的化学反馈得以进行,乃至在极短时候内实现,故属低浓度VOCs管理的前沿手艺。废气处理设备厂家
1.2研究进展

低温等离子体要紧是由气体放电产生的,与当代工业关系亲切,运用十分宽泛。按放电体例可分为辉光放电、电晕放电、介质拦截放电、射频放电及微波放电等。脉冲电晕是一种新型等离子体手艺,属于冷等离子体,可在常压、低温下事情且电子能量适中,是以平时被用于处分VOCs等有害气体。在20世纪80年代中期由Masuda和Mizuno等起首提出,当前在中国、日本、俄罗斯和加拿大等国度都有研究[1,2]。

FutamuraS等[3]对有害大气玷污物(HAP)在低温等离子体化学处分中金属氧化物的催化活性进行了研究,在没有MnO2作催化剂时,苯的摩尔转化率为30%,而在有MnO2作催化剂时,苯的转化率可高达94%。KangM等[4]在常压下用等离子体TiO2催化系统去除初始浓度为1000mg/m3的甲苯废气,仅有O2等离子体没有TiO2催化剂时,甲苯去除率为40%;在TiO2/O2等离子体下,去除率到达70%;在O2等离子体中,TiO2负载于γ-Al2O3上时,甲苯的去除率到达80%。这些研究表明,行使等离子体与催化反馈的协同效应,以进步有机废气净化率、降低能耗是胜利的。

近些年,国内学者对低温等离子体的研究也在深刻。于勇等[5]用介质屏蔽降解CF3Br,降解率到达55%。李锻等[6]将双极性脉冲高压引入介质拦截反馈器对氯苯和甲苯的剖释特性进行了试验研究。而以冯春杨[7]、晏乃强[8]和黄立维[9]等人开展了脉冲电晕去除多种有机废气的研究,初始浓度为76.8mg/m3,苯的去除率到达61.4%,并对比了线—筒式和线—板式二种反馈器对甲苯的去除率,在以Mn、Fe等作为催化剂时,可使去除率进步,催化剂活性的排序为Mn>Fe>Co>Ti>Ni>Pd>Cu>V,在去除种种有机废气中,甲醛最易去除,二氯甲烷最难,甲苯、乙醇、丙酮则处于此间。周远翔[10]等还运用低温等离子体手艺处分粉尘中二英,去除率达81%。

是以,低温等离子体手艺运用的可行性和条件试验已较充裕,也有了大批表面底子;已为这项工艺简单、适合性强、流程短、能耗低、易于操纵和自动化的新手艺早日工业化打下了充裕的底子。


2光催化手艺


2.1感化机理

近年来,光催化手艺处分气态玷污物也愈来愈受到世界列国的正视。研究表明,该手艺在常温、常压条件下能将废气中的有机物剖释为CO2、H2O和其它无机物,有较大潜伏运用代价。自l972年日本Fujishima和HondaL发现TiO2单晶电极剖释水以来,标志着纳米半导体多相光催化新期间的开始,在多相光催化反馈所运用的半导体催化剂中,国外平时接纳TiO2粉末作为光催化剂降解苯系物[11],但

TiO2的禁带较宽,能行使太阳能仅占总太阳能的3%,为了进步太阳能的行使率,列国学者缠绕高活性纳米TiO2的制备、多相光催化机理及进步TiO2的光催化服从等方面作了大批的探索事情。废气处理设备厂家


纳米TiO2为n-型半导体,具备三种差别晶相布局:锐钛矿型(Anatase)、板钛矿型(Brookite)、金红石型(Rutile)。此中锐钛型TiO2具备较高的光催化氧化才气,其禁带宽度为Eg=3.2eV,相配于波长为387nm光的能量,处于紫外区。在紫外光感化下它的价带上的电子(e-)便被引发跃迁到导带,在价带上产生响应的空穴(h+),随后h+和e-与吸附在TiO2表面上的H2O,O2等产生感化,生成˙OH,˙O2-等高活性基团,固然产生的空穴和电子另有复合的可能。其机理如下:


对于纯的TiO2而言,当受到波长λ=387.5nm的紫外光照耀时会产生光生电子(e-)和光生空穴(h+)。E-和h+也可以从新归并,使光能转化为热能而消散;当有得当的俘获剂或表面空地时,e-与h+的复合会受到抑制,氧化还原反馈就会产生。光生电子的俘获剂要紧是吸附在TiO2表面的O2。O2吸收电子后,可以生成H2O2和一系列解放基。光催化系统中OH˙是要紧的解放基,该解放基具备很强的氧化感化,且其氧化感化险些无抉择性,可以氧化包孕难生物降解的化合物在内的多种有机物。光生电子也可与O2、H2O等物质反馈生成一系列解放基,进而氧化有机物,从而到达消除玷污物的目标。


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