光催化氧化法處理塑料加工有機(jī)廢氣的技術(shù)分析

陳會(huì)娟 祿煜

【摘 要】光催化氧化法在有機(jī)廢氣的治理中已顯現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。論文介紹了VOCs的來源及危害，概述了幾種常見的有機(jī)廢氣的處理技術(shù)，重點(diǎn)介紹了塑料加工行業(yè)有機(jī)廢氣的產(chǎn)生特點(diǎn)及光催化氧化法的原理及特點(diǎn)。

【Abstract】Photocatalytic oxidation method has shown a good application prospect in the treatment of organic waste gas. This paper introduces the source and harm of VOCs， summarizes several common treatment technologies of organic waste gas， and emphatically introduces the characteristics of organic waste gas produced in plastic processing industry and the principle and characteristics of photocatalytic oxidation method.

【關(guān)鍵詞】塑料加工行業(yè)；有機(jī)廢氣；VOCs；光催化氧化法

【Keywords】plastic processing industry； organic waste gas； VOCs； photocatalytic oxidation method

【中圖分類號(hào)】X701 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）06-0155-02

1 引言

我國塑料工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中最具活力和競爭力的產(chǎn)業(yè)之一，塑料工業(yè)是以塑料制品業(yè)為核心， 塑料制品業(yè)已成為全國輕工業(yè)中產(chǎn)值突破萬億元的最大行業(yè)， 發(fā)展勢頭十分強(qiáng)勁。塑料管材管件、塑料包裝箱容器、塑料薄膜、日用塑料制品等塑料制品加工企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，有機(jī)廢氣一般以揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）計(jì)，VOCs危害人體健康，污染環(huán)境，因此，必須采取有效措施處理這些有機(jī)廢氣[1-3]。

2 揮發(fā)性有機(jī)化合物（ VOCs） 及其處理技術(shù)概述

2.1 揮發(fā)性有機(jī)化合物（ VOCs） 的來源及危害

揮發(fā)性有機(jī)化合物（ VOCs） 是指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，包括非甲烷烴類、含氧有機(jī)物、含氯有機(jī)物、含氮有機(jī)物、含硫有機(jī)物等，是形成臭氧（O3）和細(xì)顆粒物（PM2.5） 污染的重要前體物。主要來源于以石化產(chǎn)品為主要燃料的交通工具產(chǎn)生的尾氣和工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣等，種類多。國家環(huán)境保護(hù)部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)、財(cái)政部、交通運(yùn)輸部、質(zhì)檢總局、能源局聯(lián)合制定印發(fā)了《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案 》，全面加強(qiáng) VOCs 污染防治工作。

2.2 VOCs的處理技術(shù)

有機(jī)廢氣的處理方法有吸附法、吸收法、燃燒法、生物處理技術(shù)、冷凝處理技術(shù)、低溫等離子體技術(shù)、光催化氧化法。不同技術(shù)適用范圍不同，其中，吸附法和燃燒法是目前應(yīng)用最為普遍的兩種廢氣處理技術(shù)。

吸附法：吸附法是目前使用范圍最廣、技術(shù)最成熟的有機(jī)廢氣吸附方法[4]。吸附法為物理吸附，具有可逆性，在吸附飽和后，可對吸附劑進(jìn)行脫附，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用?；钚蕴恳蚱浔缺砻娣e大、吸附效率高等特點(diǎn)，成為吸附法首選吸附劑，其在處理大風(fēng)量、低濃度、溫度不高的有機(jī)廢氣時(shí)效果較好，去除率可達(dá)90%以上，但不適用于高濃度、高溫度有機(jī)廢氣的處理，且運(yùn)行費(fèi)用高，活性炭更換容易產(chǎn)生二次污染。

燃燒法：燃燒法分為直接燃燒和催化燃燒。直接燃燒溫度范圍為 650～850℃，催化燃燒法中使用的催化劑可降低起燃溫度，而且其催化濃度范圍廣，幾乎可以處理所有的烴類有機(jī)廢氣及惡臭氣體，凈化率可達(dá)90%～99%。催化燃燒法的關(guān)鍵是催化劑的選擇，貴金屬催化劑價(jià)格比較昂貴，耐熱性不佳，而非金屬催化劑容易中毒，催化劑的問題使得催化燃燒法在有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用具有一定局限性[5]。

近年來，人們在吸取活性炭吸附法和催化燃燒法的優(yōu)點(diǎn)，及克服各自單獨(dú)使用的缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，開發(fā)出了吸附濃縮+催化燃燒法相結(jié)合的廢氣處理技術(shù)，該法將低濃度的有機(jī)廢氣通過活性炭將其濃縮成高濃度的有機(jī)廢氣再通過催化燃燒床將其徹底凈化，處理效果和處理效率都取得了不小的提高，可在一定程度上解決治理低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣的難題，目前已成功應(yīng)用在噴漆、印刷、化學(xué)、化工及制鞋等行業(yè)。

3 塑料加工行業(yè)有機(jī)廢氣產(chǎn)生環(huán)節(jié)及光催化氧化法

3.1 塑料加工行業(yè)有機(jī)廢氣產(chǎn)生環(huán)節(jié)及特征

本文前期通過對河北和天津數(shù)十家塑料加工企業(yè)進(jìn)行調(diào)研與考察，塑料加工過程原料在高溫熔融狀態(tài)下擠出、吹塑等過程會(huì)揮發(fā)有機(jī)廢氣，有機(jī)廢氣濃度較低。與前述處理方法相比，光催化氧化法具有易于操作、模型化、裝置簡單，反應(yīng)過程快速高效且無二次污染問題，因此近兩年來受到環(huán)保部門重視和肯定，在塑料加工企業(yè)有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用越來越廣泛[6-8]。

3.2光催化氧化法原理及特點(diǎn)

光催化氧化法的反應(yīng)機(jī)理為以n型半導(dǎo)體為催化劑的特殊光催化氧化，一定能量的光照射到半導(dǎo)體時(shí)，價(jià)帶電子受激發(fā)而躍遷成為光生電子，形成光生空穴，與激發(fā)到導(dǎo)帶的電子形成電子空穴對，它們可運(yùn)動(dòng)到半導(dǎo)體粒子的表面，生成具有氧化能力的高活性自由基，加速反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)物的降解作用[9]。

光催化劑的選擇對于光催化氧化過程至關(guān)重要，其活性高低能夠顯著影響光催化氧化的效果。TiO2具有物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、光催化效率高且價(jià)廉無毒的優(yōu)點(diǎn)，是目前最常用的光催化劑[10-11]。

光催化氧化方法可分解多種有機(jī)化合物，反應(yīng)條件溫和，不受周圍環(huán)境溫度和壓力的影響，操作便利，裝置簡單；其缺點(diǎn)是催化劑對光源利用率低，不適用于高濃度有機(jī)廢氣的處理[12]。

3.3 實(shí)際應(yīng)用中的一些建議

在塑料加工企業(yè)環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收階段，實(shí)際監(jiān)測有機(jī)廢氣進(jìn)口濃度較低，去除率較低，分析原因可能是有機(jī)廢氣收集效率低引起，因此，塑料加工項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告編制階段，應(yīng)結(jié)合設(shè)備特點(diǎn)，提出可行的提高廢氣收集效率的措施，進(jìn)一步減少有機(jī)廢氣的無組織排放。

4 結(jié)語

本文介紹了VOCs的來源及危害，概述了幾種常見的有機(jī)廢氣的處理技術(shù)，重點(diǎn)介紹了塑料加工行業(yè)有機(jī)廢氣的產(chǎn)生特點(diǎn)及光催化氧化法的原理及特點(diǎn)。隨著人們對環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，對于VOCs 治理的力度也會(huì)越來越大，光催化氧化法具有反應(yīng)條件溫和，不受周圍環(huán)境溫度和壓力的影響，操作便利，裝置簡單的特點(diǎn)，適用于中低濃度有機(jī)廢氣處理，具有良好的應(yīng)用前景。

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