光催化氧化法處理塑料加工有機廢氣的技術分析

陳會娟 祿煜

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

【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.

【關鍵詞】塑料加工行業；有機廢氣；VOCs；光催化氧化法

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

【中圖分類號】X701 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）06-0155-02

1 引言

我國塑料工業是國民經濟中最具活力和競爭力的產業之一，塑料工業是以塑料制品業為核心， 塑料制品業已成為全國輕工業中產值突破萬億元的最大行業， 發展勢頭十分強勁。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在生產過程中產生的有機廢氣，有機廢氣一般以揮發性有機化合物（VOCs）計，VOCs危害人體健康，污染環境，因此，必須采取有效措施處理這些有機廢氣[1-3]。

2 揮發性有機化合物（ VOCs） 及其處理技術概述

2.1 揮發性有機化合物（ VOCs） 的來源及危害

揮發性有機化合物（ VOCs） 是指參與大氣光化學反應的有機化合物，包括非甲烷烴類、含氧有機物、含氯有機物、含氮有機物、含硫有機物等，是形成臭氧（O3）和細顆粒物（PM2.5） 污染的重要前體物。主要來源于以石化產品為主要燃料的交通工具產生的尾氣和工業生產過程中產生的廢氣等，種類多。國家環境保護部、國家發展和改革委員會、財政部、交通運輸部、質檢總局、能源局聯合制定印發了《“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案 》，全面加強 VOCs 污染防治工作。

2.2 VOCs的處理技術

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

吸附法：吸附法是目前使用范圍最廣、技術最成熟的有機廢氣吸附方法[4]。吸附法為物理吸附，具有可逆性，在吸附飽和后，可對吸附劑進行脫附，實現循環利用。活性炭因其比表面積大、吸附效率高等特點，成為吸附法首選吸附劑，其在處理大風量、低濃度、溫度不高的有機廢氣時效果較好，去除率可達90%以上，但不適用于高濃度、高溫度有機廢氣的處理，且運行費用高，活性炭更換容易產生二次污染。

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廢氣及惡臭氣體，凈化率可達90%～99%。催化燃燒法的關鍵是催化劑的選擇，貴金屬催化劑價格比較昂貴，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廢氣處理中的應用具有一定局限性[5]。

近年來，人們在吸取活性炭吸附法和催化燃燒法的優點，及克服各自單獨使用的缺點基礎上，開發出了吸附濃縮+催化燃燒法相結合的廢氣處理技術，該法將低濃度的有機廢氣通過活性炭將其濃縮成高濃度的有機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、大風量有機廢氣的難題，目前已成功應用在噴漆、印刷、化學、化工及制鞋等行業。

3 塑料加工行業有機廢氣產生環節及光催化氧化法

3.1 塑料加工行業有機廢氣產生環節及特征

本文前期通過對河北和天津數十家塑料加工企業進行調研與考察，塑料加工過程原料在高溫熔融狀態下擠出、吹塑等過程會揮發有機廢氣，有機廢氣濃度較低。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，反應過程快速高效且無二次污染問題，因此近兩年來受到環保部門重視和肯定，在塑料加工企業有機廢氣處理中的應用越來越廣泛[6-8]。

3.2光催化氧化法原理及特點

光催化氧化法的反應機理為以n型半導體為催化劑的特殊光催化氧化，一定能量的光照射到半導體時，價帶電子受激發而躍遷成為光生電子，形成光生空穴，與激發到導帶的電子形成電子空穴對，它們可運動到半導體粒子的表面，生成具有氧化能力的高活性自由基，加速反應系統中反應物的降解作用[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具有物理化學性質穩定、光催化效率高且價廉無毒的優點，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化合物，反應條件溫和，不受周圍環境溫度和壓力的影響，操作便利，裝置簡單；其缺點是催化劑對光源利用率低，不適用于高濃度有機廢氣的處理[12]。

3.3 實際應用中的一些建議

在塑料加工企業環境保護驗收階段，實際監測有機廢氣進口濃度較低，去除率較低，分析原因可能是有機廢氣收集效率低引起，因此，塑料加工項目環境影響報告編制階段，應結合設備特點，提出可行的提高廢氣收集效率的措施，進一步減少有機廢氣的無組織排放。

4 結語

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

【參考文獻】

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