光(guāng)触媒废气处理方案
一、技术原理
光触媒技术(shù)以二氧化钛(TiO₂)为核心,在紫外光照射下产生光催化反应。紫外光(guāng)激发TiO₂价(jià)带电子跃迁,生成光致电子和空穴(xué)。空穴与(yǔ)水反应生(shēng)成强氧化性的羟基自由基(·OH),电子与氧气生成活性氧(O₂⁻)。这些活(huó)性物质(zhì)将有机物(如VOCs、苯系物)和无(wú)机(jī)物(如H₂S、NH₃)氧化为CO₂和H₂O,同(tóng)时(shí)杀(shā)灭细菌病毒。
二、系统组(zǔ)成
1. 预(yù)处理单元
米兰平台和启风水旋塔:去除颗粒(lì)物、酸性气体(如HCl、SO₂),防止催化剂(jì)中毒。
过滤器:高效空气过滤器(HEPA)捕捉大分子污(wū)染物,确保废气洁净(jìng)度(dù)。
2. 光催化反(fǎn)应器
催化剂(jì)载体:蜂窝状陶瓷或金属网涂覆TiO₂,增大接触(chù)面积。
紫外(wài)灯组:采用185nm/254nm波长紫外灯,提供光能。
反应室设计:多层叠加或旋(xuán)流式(shì)布局(jú),废气(qì)停留时间3-5秒。
辅助系统:温度(dù)控制(zhì)(20-60℃)、臭(chòu)氧控制(催化分解或活性(xìng)炭吸附)。
3. 后处理单元
活性炭(tàn)吸附塔:吸附残留VOCs,确保排放(fàng)达标(biāo)。
高效过滤(lǜ)器:捕捉反应(yīng)生成的微小颗(kē)粒,避免粉尘(chén)排放。
4. 监测与(yǔ)控(kòng)制
在线监测:实时(shí)检测VOCs、臭氧、颗粒物浓(nóng)度(dù)。
自动控制系统:调节紫外灯(dēng)功率、风机风(fēng)量,优化处理效率。
三(sān)、适(shì)用(yòng)废气(qì)类(lèi)型
有(yǒu)机废气(qì):VOCs(苯、甲苯、二甲苯)、非甲烷总烃、甲(jiǎ)醛、乙(yǐ)醛(quán)。
恶臭气体:硫化氢(H₂S)、氨(ān)气(qì)(NH₃)、硫醇、硫(liú)醚、三甲胺。
无机污(wū)染物:氮氧化物(NOx)、部分重金(jīn)属蒸气(qì)(需结合其他技术)。
行业应用:喷涂、印刷、橡胶、化(huà)工(gōng)、污水处理厂、垃圾转运站。
四、处理(lǐ)效率与案例
实验室数据:甲醛(quán)去除率>99%,脱臭效率达95%-99%。
工业案例:
电镀(dù)厂:UV光解+光触媒组(zǔ)合工艺,非甲烷(wán)总烃排放<20mg/m³。
印刷企(qǐ)业:光触(chù)媒(méi)系统处理后VOCs排放浓度从300mg/m³降至10mg/m³以下。
五、优缺点分(fèn)析(xī)
1. 优点
广(guǎng)谱性:可处理多种污染(rǎn)物,兼具(jù)杀菌功能。
无二次(cì)污染(rǎn):最终产物为(wéi)CO₂和H₂O,无有(yǒu)害副产物。
运(yùn)行成本低:紫外灯(dēng)能耗较低(约0.5kW·h/m³废气),催化(huà)剂无需更换(huàn)。
持续性:催化剂不消耗,长期(qī)使用效果(guǒ)稳定。
2. 缺点(diǎn)
依赖紫外光:需额外提(tí)供光(guāng)源,增(zēng)加初始投资(zī)。
催化剂失(shī)活风险:高浓度(dù)粉尘(chén)或酸性(xìng)气体可能导致催化(huà)剂中(zhōng)毒。
处(chù)理效率(lǜ)限制:对高浓度废(fèi)气(如VOCs>5000ppm)需(xū)结合其他(tā)技术。
六、组合(hé)工艺建议
1. 高浓度VOCs处(chù)理(lǐ)
流程:活性炭吸附浓缩 → 光触媒深(shēn)度(dù)氧化 → 尾气活性(xìng)炭吸附(fù)。
优势:活性炭吸附高浓度VOCs,浓缩后光触媒高效(xiào)分解,降低运行成本。
2. 酸性废气处(chù)理
流程:喷淋(lín)塔中(zhōng)和 → 光触媒反(fǎn)应器(qì) → 活性炭吸附。
优势:喷淋塔去除酸性气体,光(guāng)触(chù)媒(méi)处理残留有机物,确保(bǎo)达标排(pái)放。
3. 恶臭气体处理(lǐ)
流(liú)程:光触媒反应器 + 臭氧氧化(huà) → 高效过滤器。
优势(shì):光触媒与(yǔ)臭氧协同(tóng)作用,提升脱臭效率至99%以上。
七(qī)、经(jīng)济(jì)性与合规(guī)性
1. 设(shè)备(bèi)成本
光触(chù)媒反应器:占总投资的(de)30%-40%,紫外(wài)灯寿命约(yuē)8000小时。
预处理/后处(chù)理(lǐ)单元:喷淋塔、过滤(lǜ)器等约占40%-50%。
2. 运行费(fèi)用
能耗(hào):紫外灯能耗约0.5kW·h/m³废气,风机能耗根(gēn)据(jù)风量计算(suàn)。
维护成本:定(dìng)期(qī)更换紫(zǐ)外灯(dēng)(每2-3年)及(jí)活性炭(tàn)(每(měi)6-12个月)。
3. 排(pái)放标准
符合《大(dà)气(qì)污染(rǎn)物综合排放标(biāo)准》(GB 16297-1996)及行业特定标准(如电镀行业GB 21900-2008)。
八(bā)、选(xuǎn)型与设计要点
紫外灯波长(zhǎng):优先选择(zé)185nm/254nm波长(zhǎng),确(què)保TiO₂充(chōng)分激发。
催化剂载体:蜂窝状结构比(bǐ)表面积大,反(fǎn)应(yīng)效率高。
系统密封性:防止臭氧泄漏(lòu),避免二次(cì)污染(rǎn)。
风量匹配:根据(jù)废气浓度和停(tíng)留时间(jiān)计算,确保处(chù)理效果。
光触媒废气处理方案通过(guò)光(guāng)触媒技术与(yǔ)预处理、后处理单元(yuán)的组合,可(kě)实现(xiàn)中低浓度废(fèi)气的高效、经济处理,同时满足环保法规要求。
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