5月5日上午，在“第五屆重點(diǎn)行業(yè)有機(jī)廢氣(VOCs)污染治理及監(jiān)測(cè)技術(shù)交流會(huì)”的開(kāi)放討論日活動(dòng)中，江蘇雙良參與了本次交流，他從自己多年工作中，總結(jié)了以下九條光催化技術(shù)設(shè)計(jì)需要考慮的細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng)：
1. 關(guān)于復(fù)合光催化技術(shù)名稱(chēng)統(tǒng)一和規(guī)范化的問(wèn)題;
1972年，日本Fujishima(藤島昭教授)發(fā)現(xiàn)了光催化現(xiàn)象。1999年由于納米技術(shù)得到了突破性進(jìn)展，光催化終于正式登上了國(guó)際研究舞臺(tái)。目前，光催化已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家老幼皆知的環(huán)保代名詞。
然而，國(guó)內(nèi)關(guān)于光催化技術(shù)的認(rèn)識(shí)還不夠全面，很多廢氣治理公司或是從業(yè)者，普通認(rèn)為只要有紫外燈的設(shè)備，都可以稱(chēng)之光催化技術(shù)，這是錯(cuò)誤的觀點(diǎn)和行業(yè)亂象所致。顧名思義，光催化技術(shù)，那肯定得有“光”和“催化劑”共同作用才行。
目前，廢氣治理上市場(chǎng)上，關(guān)于紫外燈的廢氣治理設(shè)備有：復(fù)合光催化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)、光觸媒技術(shù)、UV光分解技術(shù)、光氧化技術(shù)、光化學(xué)技術(shù)等等。在廢氣治理市場(chǎng)上，真正使用到催化劑的設(shè)備少之又少，畢竟催化劑所需費(fèi)用占光催化設(shè)備成本的30-50%，幾乎可以生產(chǎn)一套沒(méi)有催化劑的光氧化設(shè)備。
2. 選用復(fù)合光催化技術(shù)時(shí)，需充分考慮系統(tǒng)的預(yù)處理技術(shù);
在設(shè)計(jì)廢氣、VOCs和異味治理項(xiàng)目時(shí)，不能考慮廢氣的單一指標(biāo)治理，我們充分認(rèn)識(shí)廢氣有組成和成份。通常情況下，待處理廢氣中會(huì)含有粉塵、顆粒物、液態(tài)等。為了保證廢氣的治理效果，我們一般需要考慮先處理廢氣中的粉塵、顆粒物和液態(tài)。例如，對(duì)于含粉塵比較高的廢氣，要先配置除塵技術(shù)，若不先去除廢氣中的粉塵和顆粒，這些固態(tài)物質(zhì)會(huì)附著在催化劑和紫外燈的表面，影響系統(tǒng)的處理效果。對(duì)于特殊的固態(tài)物質(zhì)，可能還會(huì)存在著著火的隱患。而對(duì)于水含量較高的廢氣，應(yīng)當(dāng)先除濕。
3. 紫外燈數(shù)量的設(shè)計(jì);不同行業(yè)、不同廢氣成份、不同濃度的廢氣，所選擇的紫外燈數(shù)量均有所不同;
在廢氣治理市場(chǎng)上，我們發(fā)現(xiàn)光催化技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，也受到了市場(chǎng)的歡迎和認(rèn)同。但是，在一些偏遠(yuǎn)的區(qū)域，或是環(huán)保監(jiān)督不夠嚴(yán)格的地區(qū)，光催化技術(shù)成為應(yīng)付檢查的裝置。大家沒(méi)有認(rèn)真的面對(duì)，沒(méi)有科學(xué)的設(shè)計(jì)，沒(méi)有系統(tǒng)的規(guī)劃，在一個(gè)方箱里放幾支紫外燈，就對(duì)外宣稱(chēng)是復(fù)合光催化技術(shù)設(shè)備。
在選擇光催化技術(shù)時(shí)，我們需分析待處理廢氣的行業(yè)、成份、濃度等因素，通過(guò)這一些條件來(lái)確定紫外燈的數(shù)量。光催化技術(shù)不是萬(wàn)能技術(shù)，它有它的局限性，大家選用時(shí)一定要考慮各種因素和謹(jǐn)慎使用。
4. 紫外燈如何選型，要從功率、長(zhǎng)度、波段等角度考察;
對(duì)于光催化技術(shù)而言，紫外燈是核心，其關(guān)乎處理效果的好壞。對(duì)于光源的考核有兩個(gè)參數(shù)：波長(zhǎng)與光強(qiáng)。只有吸收了一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，TiO2催化劑才可以克服其禁帶的能量，在其表面會(huì)產(chǎn)生電子-空穴。研究結(jié)果表明，紫外光波長(zhǎng)在185-254nm，很難打破分子鍵，更適合于光氧化技術(shù)。而光催化技術(shù)更加適合選用387nm和365nm波長(zhǎng)的紫外燈，在市場(chǎng)上很找到387nm的紫外燈，所以很時(shí)候光催化技術(shù)選用365nm波長(zhǎng)的紫外燈。
另外，紫外燈的功率有15-320W，長(zhǎng)度范圍135-1554mm。廢氣治理從業(yè)者，需根據(jù)設(shè)計(jì)的背景和目標(biāo)值，正確的和科學(xué)的選擇紫外燈的功率及長(zhǎng)度。
5. 紫外燈的布置間距如何確定，其與催化劑之間的距離多少合適?
衡量光催化技術(shù)的好壞，主要先看紫外燈，而紫外燈的考核參數(shù)為波長(zhǎng)與光強(qiáng)。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮紫外燈的功率、長(zhǎng)度和波段外，在設(shè)計(jì)和加工制作設(shè)備時(shí)，還要充分考慮紫外燈之間的間距。合理的間距，能確保紫外燈的科學(xué)布置，既能保證充分的光均勻和紫外光達(dá)到一定強(qiáng)度，又能避免出現(xiàn)盲區(qū)和死角，以保證光催化技術(shù)的處理效果。
同樣，除了紫外燈的距是我們考慮的因素之外，紫外燈與催化劑之間的距離也是我們要重點(diǎn)考慮的，也是很多設(shè)計(jì)人員容易忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。紫外燈和催化劑間的距離，主要是由催化劑的類(lèi)型、紫外燈的類(lèi)型、設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等因素所決定。
6. 催化劑如何選擇?
都說(shuō)光催化技術(shù)，那肯定得有“光”和“催化劑”共同作用才行，我們前面說(shuō)了紫外燈的選擇，那現(xiàn)在重點(diǎn)得分析催化劑的選擇。能適用于光催化技術(shù)的催化劑有二氧化鈦(TiO2);氧化鋅(ZnO);氧化錫(SnO2);二氧化鋯(ZrO2);硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導(dǎo)體，其中二氧化鈦因其氧化能力強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定無(wú)毒，成為世界上最當(dāng)紅的納米光催化材料。
光催化劑的發(fā)展：在早期，也曾經(jīng)較多使用硫化鎘(CdS)和氧化鋅(ZnO)作為光觸媒材料，但是由于這兩者的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，會(huì)在光催化的同時(shí)發(fā)生光溶解，溶出有害的金屬離子具有一定的生物毒性，故發(fā)達(dá)國(guó)家目前已經(jīng)很少將它們用作為民用光催化材料，部分工業(yè)光催化領(lǐng)域還在使用。
光催化劑二氧化鈦：它是一種半導(dǎo)體，分別具有銳鈦礦，金紅石及板鈦礦三種晶體結(jié)構(gòu)，其中只有銳鈦礦結(jié)構(gòu)和金紅石結(jié)構(gòu)具有光催化特性。
7. 光催化設(shè)備的過(guò)流速度和反應(yīng)停留時(shí)間?
在選用光催化技術(shù)時(shí)，我們一定要正確的去面對(duì)過(guò)流速度和停留兩大要素。光催化技術(shù)是催化氧化的一個(gè)過(guò)程，首先是光照射在催化劑上，起了催化作用，產(chǎn)生了活性羥基(•OH)和其他活性氧化類(lèi)物質(zhì)(•O2-，•OOH ，H2O2)。在催化劑的表面生成的•OH基團(tuán)反應(yīng)活性很高，具有高于有機(jī)物中各類(lèi)化學(xué)鍵能的反應(yīng)能，加上•O2-，•OOH ，H2O2活性氧化類(lèi)物質(zhì)的協(xié)同作用，能迅速有效地分解有機(jī)物，同時(shí)紫外燈具有除臭、消毒、殺菌的功效。
通過(guò)光催化的工作機(jī)理，我們應(yīng)該清晰的認(rèn)識(shí)到，光催化治理廢氣也是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要足夠的停留反應(yīng)時(shí)間。而目前市場(chǎng)上很多光催化技術(shù)設(shè)備，整體過(guò)流截面積嚴(yán)重偏小，導(dǎo)致過(guò)流速度較大，停留時(shí)間較短等現(xiàn)象。
在設(shè)計(jì)光催化設(shè)備時(shí)，要根據(jù)廢氣的成份和濃度，合理設(shè)計(jì)停留時(shí)。從投資和運(yùn)行管理的角度考慮，通過(guò)光催化設(shè)備的過(guò)渡速度控制0.3-1m/s比較合適。當(dāng)過(guò)渡速度大于1m/s時(shí)，系統(tǒng)的阻力會(huì)直線上升，同時(shí)會(huì)影響催化劑的結(jié)構(gòu);更重要是在確定停留時(shí)間的情況下，風(fēng)速越大，設(shè)備的長(zhǎng)度或高度也要求越大;不管在什么風(fēng)速條件，光催化裝置的反應(yīng)停留時(shí)間控制在10-30秒比較好合適。當(dāng)然，我所指的10-30秒為中低濃度易分解的部分廢氣，而不是絕對(duì)和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間。
8. 防爆性能和適用場(chǎng)合?
光催化技術(shù)的防爆性能比吸收法、生物法要差一些，但比低溫等離子法和焚燒法的要求少一些。市場(chǎng)上也有些光催化設(shè)備說(shuō)是防爆的，但是受到防爆機(jī)構(gòu)、專(zhuān)家和專(zhuān)業(yè)從事者的質(zhì)疑。我個(gè)人認(rèn)為，光催化設(shè)備的防爆還面臨著很多技術(shù)問(wèn)題，例如設(shè)備的密封性、紫外光的透過(guò)率、防爆等級(jí)、處理效率等問(wèn)題需要解決。做為廢氣治理從事者，切不可為了一個(gè)訂單、一份合同或是一個(gè)業(yè)績(jī)，誘導(dǎo)需要單位做了錯(cuò)誤的評(píng)估和選擇。否則，一切出現(xiàn)了問(wèn)題，不僅僅是企業(yè)聲譽(yù)和技術(shù)遭質(zhì)疑的問(wèn)題，還會(huì)給安全生產(chǎn)帶來(lái)不可預(yù)估的隱患。
我們公司主張，光催化技術(shù)在缺少其它輔助處理設(shè)備時(shí)，不建議直接用在易燃易爆行業(yè)的廢氣治理項(xiàng)目，尤其是高濃度易揮發(fā)的石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域。
9. 適用的廢氣濃度?
建議用于濃度在500ppm的VOCS治理項(xiàng)目。
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