光解光催化设备在VOCs废气治理中的影响因素
作者: Guanglv
来源: 未知
发布时间:2018-11-01 11:35
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VOCs在紫外线照射下可与大气中的NOx发生光化学反应，产生O3等二次污染物；同时，VOCs可与大气中的颗粒物作用形成二次有机气溶胶，严重威胁着人类生存环境的健康发展。光解光催化设备因具有占地面积小、应用范围广、运行成本低、设计投资少、不产生二次污染等优势已被广泛应用在工业VOCs废气治理中。为了进一步提高光解光催化设备在具体工业VOCs废气治理中的处理能力，必须在光解光催化设备设计中对关键影响因素加以重视和控制。
一、核心材料
在光解光催化设备中用到的材料有两种，一种是光催化材料，另一种是臭氧催化材料。
光催化材料是光解光催化设备最重要的材料。光催化材料采用华钛高科独有的原位烧结设备制备，将纳米二氧化钛均匀负载在泡沫镍、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷上，具有比表面积大、附着牢固、催化活性高等特点。光催化部分采用254nm紫外灯为激发光源，激发价带上的电子（e-）跃迁到导带，在价带上产生相应的空穴（h+），生成具有极强氧化作用的氧负离子和羟基自由基，将多种VOCs、非甲烷总烃、恶臭等氧化分解成无害的CO2和H2O，达到分解有害有机物的目的。在紫外灯照射下光催化材料持续释放自由基，从而具有无与伦比的主动出击功能，而本身不发生变化，具有长期活性。
臭氧催化材料是另一种重要材料。臭氧催化材料是在催化剂表面将光解部分185nm紫外灯产生的臭氧催化分解成氧气，几乎可以达到臭氧零排放；同时臭氧催化材料协同臭氧将VOCs分解成CO2和H2O。华钛高科通过拥有核心知识产权的原位烧结设备将臭氧催化剂负载到泡沫陶瓷或者蜂窝陶瓷上，产生较多的活性位，并且活性中心不容易脱落，高效催化分解臭氧和VOCs。臭氧催化材料能催化分解臭氧和VOCs废气，而自己不发生变化，具有长期活性。
紫外灯的质量也是光解光催化设备性能好坏的因素之一，这里不再赘述。
二、光解光催化降解模型
华钛高科建立了国内首套光解光催化工业VOCs降解模型，为具体应用环境提供理论和设计依据。以VOCs工程设备中心为依托，采用直通式测试舱模拟数千风量、数百ppm浓度、不同湿度、不同氧浓度、不同阵列排布的各种VOCs气体的降解性能，形成了丰富的工艺数据库，为指导复杂工况条件下的VOCs处理系统设计提供了基础依据。
三、光解光催化箱体设计
采用Ansys Fluent 6.0软件对VOCs降解模型流场进行空气动力学模拟，确定空气动力学的合理性，并且确定空气停留的时间
图2为加入光催化材料后，光催化模块在入口流量5000m3/h、150°C时的动力学模拟结果，通过速度、涡流等流场特性，证明在第一排光催化材料前形成了较为均匀的速度场和密度场，气流穿过第一排光触媒网后均匀向后流动。
四、湿度的影响
湿度对光催化的协同净化能力既有促进作用又有负面作用，在多相光催化设备实际应用过程中，只有控制适宜的湿度，才能保障光解光催化设备在废气净化领域快速、高效且安全地应用。
五、温度很重要
环境温度影响紫外灯功率的输出，也意味着将影响紫外灯的光密度，进而影响光解和光催化效率。
六、前处理很重要
除尘、除油对提高设备降解能力是至关重要的。控制好前处理能使催化剂表面及紫外灯管表面裸露、无覆盖，才能使光解光催化发挥最大的效能。
光解光催化设备已经应用在工业有机废气的治理上，但光解光催化设备的优越性远远没有发挥出来，只有真正掌握光解光催化机理及关键影响因素，才能使这项设备不断成熟和发展起来。
