光催化氧化法处理挥发性有机废气的分析研究

光催化氧化法处理挥发性有机废气的分析研究

摘要：近来年，我国经济的发展十分快速，大量化工企业的数量如雨后春笋。但在化工企业的发展中，各类环境问题逐渐显现在人们的视线当中，其中一部分是由于企业自身的问题而造成，企业对环保投资力度未达到要求，导致许多化工企业排放的有机废气得不到治理，从而使大气环境质量急剧下降，这不仅给我国经济发展带来巨大的损失，还给人们健康带来危害。因此，对于有机废气的处理需要得到社会的重视。本文针对光催化氧化的方式去处理有机废气，深入分析其处理的方式，旨在提高我国当前环境质量。

关键词：光催化氧化；有机废气；分析研究

在我国当前经济大发展的背景下，化工企业在国民经济发展占据重要的地位。而另一方面，环境问题也逐渐显现出来，在人民环保意识不断加强的压力下，企业环保投资力度需要得到不断的加强，才能缓解当前环境的问题。由于工业有机废气的大量排放，大气环境的质量逐渐开始走坡路，不仅给人类的健康带来危害，还阻碍了我国国民经济的发展。因此，有机废气的处理势在必行。

一、催化燃烧对废气处理的方式

催化燃烧是有机物在气流中被加热 ,在催化床层作用下 ,加快有机物化学反应 (或破坏效率的方法 ) ,催化剂的存在使有机物在热破坏时比直接燃烧法需要更少的停留时间和更低的温度。催化剂在催化燃烧系统中起着重要作用。用于有机废气净化的催化剂主要是金属和金属盐 ,金属包括贵金属和非贵金属。目前使用的金属催化剂主要是 Pt、 Pd,其使用技术成熟 ,而且催化活性高 ,但价格比较昂贵而且在处理卤素有机物 ,含 N、 S、 P等元素时 ,有机物易发生氧化等作用使催化剂失活。非金属催化剂有过渡族元素钴、稀土等。近年来催化剂的研制无论是国内还是国外都进行都的比较多 ,而且多集中于非贵金属催化剂，并取能得了很多成果。例如 V2O5 +MOX (M:过渡族金属 ) +贵金属制成的催化剂用于治理甲硫醇废气 , Pt + Pd + Cu催人剂用于治理含氮有机醇废气。

由于有机废气中常出现杂质 ,很容易引起催化剂中毒 ,导致催化剂中毒的

毒物，抑制剂主要有磷、铅、铋、砷、锡、汞、亚铁离子、锌、卤素等。催化剂载体起到节省催化剂 ,增大催化剂有效面积 ,使催化剂具有一定机械强度 ,减少烧结 ,提高催化活性和稳定性的作用。能作为载体的材料主要有AL2O3、铁、钒、石棉、陶土、活性炭、金属等,最常用的是陶瓷载体一般制成网状、球状、柱状、峰窝状。另外近年来研究较多且成功的有丝光沸石等。对催化燃烧而言 ,今后研究的重点与热点仍将是探索高效、高活性的催化剂及其载体 ,催化氧化机理。

二、光催化氧化法研究

光催化氧化法是近20年才出现的水处理技术，在足够的反应时间内通常可以将有机物完全矿化为CO2和H2O等简单无机物，避免了二次污染，简单高效而有发展前途。所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。由于以二氧化钛粉末为催化剂的光催化氧化法存在催化剂分离回收的问题，影响了该技术在实际中的应用，因此将催化剂固定在某些载体上以避免或更容易使其分离回收的技术引起了国内外学者的广泛兴趣。

三、光催化氧化的处理原理

在我国工业废水中，印染废水因其有机物含量高、色度深、水质复杂、排放量大而成为难处理的工业废水之一。印染废水中含有大量卤化物、硝基物、氨基物、苯胺、酚类及各种染料等有机物，主要来自纤维、纺织浆料和印染加工所使用的染料、化学药剂、表面活性剂和各类整理剂。其COD浓度达数千至数万mg/L，色度也高达数千至数万倍，可生化性差，很多废水还含有高浓度无机盐：如氯化钠、硫化物等，严重污染水环境。国内处理染料废水普遍以生物法为主，同时辅以化学法，但脱色及COD去除效果差，出水难以稳定达到国家规定的排放标准。光催化氧化法是近年来水处理研究的热点之一，实验证明，此方法对印染废水有较好的处理效果。当进水CODCr为1300 mg/L左右，色度为800倍时，经本法处理的废水，出水CODCr达 188 mg/L，色度为0～10倍，CODCr 去除率达92%，脱色率几近100%。主要水质指标达到了GB8978—1996《污水综合排放标准》中

染料工业的二级标准。本法可取代常规的生物法，适合中小型印染厂的废水处理。光降解通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物最终生成CO2、H2O及其他的离子如NO3-、PO43-、Cl- 等。有机物的光降解可分为直接光降解、间接光降解。前者是指有机物分子吸收光能后进一步发生的化学反应。后者是周围环境存在的某些物质吸收光能成激发态，再诱导一系列有机污染的反应。间接光降解对环境中难生物降解的有机污染物更为重要。利用光化学反应降解污染物的途径，包括无催化剂和有催化剂参与的光化学氧化过程。前者多采用氧和过氧化氢作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又称光催化氧化，一般可分为均相和非均相催化两种类型。均相光催化降解中较常见的是以Fe2+ 或Fe3+ 及H2O2为介质，通过photo-Fenton反应产生•HO使污染物得到降解，非均相光催化降解中较常见的是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，同时结合一定量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子-空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴作用，产生•HO等氧化性极强的自由基，再通过与污染物之间的羟基加和、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿化。

结束语：

在环境日益严重的今天，人们对于有机废气的处理早有研究，并且已经研发出了相关具有可行性的控制技术，例如当前应用较广泛的热破坏法以及冷凝吸收方法等，另外，我国研究出的另一新型控制技术，例如电晕法、生物膜法以及光催化氧化法等。

热破坏是目前应用比较广泛也是研究较多的有机废气治理方法 ,特别是对低浓度有机废气 ,有机化合物的热破坏可分为直接火焰燃烧和催化燃烧。直接火焰燃烧是一种有机物在气流中直接燃烧和辅助燃料燃烧的方法。多数情况下,有机物浓度较低 ,不足以在没有辅助燃料时燃烧。直接火焰燃烧在适当温度和停留时间条件下 ,可以达到 99%的热处理效率。

参考文献：

[1]濮一顺. 有机挥发性废气处理中光催化氧化法的应用研究[J]. 科技创新与应用, 2014(33):25-25.