有机气相污染物治理技术解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-11-10,#,随着科学技术的飞速发展，商品生产给人类物质文明增色添彩，然而与丰富的物质享受相伴而生的是人类生态环境在遭受不断地威胁。有机气相污染物排放所造成的环境污染问题，带给生态,环境和人,类,类身体健,康,康严重的,危,危害性因,而,而成为人,们,们关注的,焦,焦点,1.,有机气相,污,污染物的,来,来源主要,有,有固定源,和,和移动源,两,两种。移,动,动源主要,有,有汽车、,轮,轮船和飞,机,机等以石,油,油产品为,燃,燃料的交,通,通工具的,排,排,放气；固,定,定源的种,类,类极多，,主,主要为石,油,油化工工,艺,艺过程和,储,储存设备,等,等的排出,物,物及各种,使,使用有机,溶,溶剂的场,合,合，如喷,漆,漆、印刷,、,、金属除,油,油和脱脂,、,、粘合剂,、,、制药、,塑,塑料和橡,胶,胶加工等,。,。就目前,的,的工业,水平而言,，,，无法避,免,免这些气,相,相污染物,的,的排放，,因,因此人们,迫,迫切需要,有,有效治理,这,这些气相,污,污染物的,技,技术。,本文综述,了,了传统有,机,机气相污,染,染物治理,技,技术，展,望,望了有机,气,气相污染,物,物治理新,技,技术发展,方,方,向，同时,重,重点介绍,了,了气相污,染,染物治理,中,中半导体,光,光催化氧,化,化技术。,1,有机气相,污,污染物的,治,治理,有机气相,污,污染物治,理,理的方法,主,主要有两,类,类：一类,是,是回收法,，,，另一类,是,是消除法,。,。回收法,主,主,要有炭吸,附,附、变压,吸,吸附、吸,收,收法、冷,凝,凝法及膜,分,分离技术,；,；一般回,收,收法是通,过,过物理方,法,法，改变,温,温度、压,力,力或采用,选,选择性吸,附,附剂和选,择,择性渗透,膜,膜等方法,来,来富集分,离,离有机气,相,相污染物,。,。消除法,有,有直接,燃烧、热,氧,氧化、催,化,化燃烧、,生,生物氧化,、,、等离子,体,体法、紫,外,外光催化,氧,氧化法及,其,其集成技,术,术；消除,法,法主要是,通,通过化学,或,或生化反,应,应，用热,、,、光、催,化,化剂和微,生,生物将有,机,机气相污,染,染物转变,成,成为,CO2,和水,等无毒害,的,的无机小,分,分子化合,物,物。基于,以,以上原理,，,，传统上,有,有机气相,污,污染物污,染,染治理常,采,采用吸附,或,或吸收去,除,除、燃烧,去,去除等方,法,法，近年,来,来生物氧,化,化、半导,体,体光催化,剂,剂技术得,到,到很快地,发,发展。,1,.1,传统有机,气,气相污染,物,物污染治,理,理技术,1.1.1,吸附或吸,收,收法,吸附法是,利,利用某些,具,具有吸附,能,能力的物,质,质如活性,炭,炭、硅胶,、,、沸石分,子,子筛、活,性,性氧化铝,等,等吸附有,害,害成分而,达,达到消,除有害污,染,染的目的,2.,吸附法适,用,用于几乎,所,所有的气,相,相污染物,，,，一般是,中,中低浓度,的,的气相污,染,染物；吸,附,附效果取,决,决于吸附,剂,剂性质、,气,气相污染,物,物种类和,吸,吸附系统,的,的操作温,度,度、湿度,、,、压力等,因,因素，,具有去除,效,效率高的,优,优点，从,而,而使其成,为,为去除气,相,相污染物,较,较为常用,的,的方法，,但,但存在投,资,资后运行,费,费用较高,且,且有产生,二,二次污染,的,的缺陷。,吸收法是,采,采用低挥,发,发或不挥,发,发溶剂对,气,气相污染,物,物进行吸,收，再利,用,用有机分,子,子和吸收,剂,剂物理性,质,质的差异,进,进行分离,的,的气相污,染,染物控制,技,技术。该,法,法适用于,浓,浓度较高,、,、温度较,低,低和压力,较,较高情况,下,下气相污,染,染物的处,理,理。罗教,生,生选择水,-,洗油作吸,收,收剂来处,理,理含,苯废气，,水,水,-,洗油吸收剂的,吸,吸收机理为：,一,一般有机物是,极,极性较弱或完,全,全没有极性的,化,化合物，因此,难,难溶或不溶于,水,水，但可溶于,一,一些有机溶剂,；,；苯系物属非,极,极性物质，因,此,此难溶于水，,易,易溶于非极,性的矿物油，,如,如洗油等；按,照,照他的实验表,明,明，水与洗油,的,的比例、,pH,值、苯系物种,类,类对吸收效果,都,都有影响，并,且,且获得了该组,合,合吸收剂的最,大,大吸收容量值,3.,但同样存在后,处,处理过程复杂,以,以,及二次污染的,问,问题。,1.1.2,燃烧法,燃烧法是利用,有,有机气相污染,物,物易燃烧性质,进,进行处理的一,种,种方法。其中,，,，直接燃烧法,，,，又称火焰燃,烧,烧法，它是把,可,可燃的有机气,相,相污染物当,作燃料来燃烧,的,的一种方法。,该,该法适合处理,高,高浓度有机气,相,相污染物，燃,烧,烧温度控制在,1100,以上，去除效,率,率达,95%,以上。,催化燃烧是一,种,种类似热氧化,的,的方式来处理,有,有机气相污染,物,物,的，它净化有,机,机物是用铂、,钯,钯等贵金属催,化,化剂及过渡金,属,属氧化物催化,剂,剂来代替火焰,，,，操作温度较,热,热氧化低一半,，,，通常为,250500,。由,于,于温,度,度降,低,低，,允,允许,使,使用,标,标准,材,材料,来,来代,替,替昂,贵,贵的,特殊,材,材料,，,，大,大,大地,降,降低,设,设备,费,费用,和,和操,作,作费,用,用。,事,事实,上,上催,化,化燃,烧,烧是,燃,燃料,在,在接,近,近化,学,学计,量,量情,况,况下,进,进行,氧,氧化,反,反应,，,，并,放,放出,大,大量,热,热。,因,因此,催,催化,燃,燃烧,要,要求,所,所用,催,催化,剂,剂的,首,首要,条,条件,，,，必,须,须在,高,高温,氧,氧化,反,反应,情,情,况下,具,具有,高,高的,活,活性,，,，此,外,外还,需,需有,高,高的,热,热稳,定,定性,、,、高,的,的机,械,械强,度,度以,及,及对,燃,燃料,中,中所,含,含毒,素,素有,高,高的,耐,耐腐,蚀,蚀性,。,。,1.2,新型,有,有机,气,气相,污,污染,物,物去,除,除技,术,术,1.2.1,生物,法,法,该法,最,最,早应,用,用于,脱,脱臭,。,。近,年,年来,随,随着,对,对有,机,机气,相,相污,染,染物,治,治理,技,技术,研,研究,的,的不,断,断深,入,入，,该,该法,逐,逐步,应,应用,于,于有,机,机气,相,相污,染,染物,治,治理,。,。与,常,常规,治,治理,技,技术,相,相比,，,，具,有,有设,备,备简,单,单，,投,投资,运,运行,费,费用,低,低，,无,无二,次,次污,染,染等,优,优点,，,，,但只,是,是在,处,处理,低,低浓,度,度、,易,易生,物,物降,解,解的,有,有机,气,气相,污,污染,物,物时,才,才具,其,其经,济,济性,，,，即,普,普适,性,性较,差,差。,国外,用,用生,物,物过,滤,滤器,处,处理,挥,挥发,性,性有,机,机废,气,气的,研,研究,开,开发,已,已有,30,多年,的,的历,史,史，,我,我国,在,在这,方,方面,的,的研,究,究则,还处,于,于起,步,步阶,段,段,5.,但实,际,际应,用,用报,告,告显,示,示，,操,操作,时,时可,能,能遇,到,到以,下,下几,个,个主,要,要问,题,题而,引,引起,处,处理,效,效果,不,不好,和,和故,障,障：,（,1,）废,气,气流,量,量和,浓,浓度,波,波动,较,较大,时,时，,生,生物,过,过滤,器,器的,设,设计,负,负荷,与,与实,际,际负,荷,荷,不匹,配,配容,易,易造,成,成废,气,气停,留,留时,间,间不,够,够，,处,处理,效,效果,下,下降,；,；,（,2,）废,气,气中,颗,颗粒,物,物在,生,生物,过,过滤,器,器滤,床,床的,积,积累,造,造成,滤,滤床,堵,堵塞,，,，阻,力,力增,大,大；,（,3,）滤,床,床湿,度,度控,制,制不,当,当容,易,易使,其,其干,燥,燥开,裂,裂造,成,成气,流短,路,路；,（,4,）,pH,调节,不,不当,，,，下,降,降幅,度,度大,，,，造,成,成微,生,生物,数,数量,下,下降,，,，使,处,处理,效,效果,降,降低,。,。,提高,生,生物,过,过滤,器,器所,用,用微,生,生物,对,对有,机,机污,染,染物,的,的生,物,物降,解,解速,率,率，,尤,尤其,是,是针,对,对较,难,难生,物,物降,解,解的,物,物,质培,养,养优,异,异菌,种,种并,优,优化,其,其生,存,存条,件,件，,是,是目,前,前该,技,技术,的,的主,要,要发,展,展方,向,向。,这,这样,做,做的,结,结果,可,可使,生,生物,过,过滤,器,器的,体,体积,大,大为,减,减小,，,，与,其,其他,空,空气,污,污染,控,控制,技,技术,相,相比,更,更具,竞,竞争,力,力。,1.2.2,半,导,导,体,体,光,光,催,化,化,技,技,术,术,在,继,继,Fujishima,等,有,有,关,关,TiO2,单,晶,晶,电,电,极,极,上,上,光,光,解,解,水,水,的,的,报,报,道,道,6,之,后,后,，,，,1977,年,Frank,等,人,人,利,利,用,用,半,半,导,导,体,体,材,材,料,料,对,对,污,污,染,染,物,物,进,进,行,行,光,光,催,催,化,化,降,降,解,解,取,取,得,得,了,了,突,突,破,破,性,性,的,的,进,进,展,展,7,-8,，,从,从,此,此,半,半,导,导,体,体,多,多,相,相,光,光,催,催,化,化,作,作,为,为,一,一,个,个,崭,崭,新,新,的,的,领,领,域,域,得,得,到,到,了,了,深,深,入,入,而,而,广,广,泛,泛,的,的,研,研,究,究,9.,具,有,有,多,多,相,相,光,光,催,催,化,化,性,性,能,能,的,的,半,半,导,导,体,体,包,包,括,括,WO3,、,TiO2,、,CdS,、,ZnS,、,ZnO,、,Fe2O3,、,Cd,Se,等,10,，,其,其,中,中,的,的,TiO2,由,于,于,具,具,有,有,抗,抗,化,化,学,学,和,和,光,光,腐,腐,蚀,蚀,、,、,性,性,能,能,稳,稳,定,定,、,、,无,无,毒,毒,、,、,催,催,化,化,活,活,性,性,高,高,、,、,价,价,廉,廉,等,等,优,优,点,点,11,而最受,重,重视和,具,具有广,阔,阔的应,用,用前景,。,。,半导体,的,的能带,结,结构是,不,不连续,的,的，,充满电,子,子的价,带,带（,VB,）和空,的,的导带,（,（,CB,）之间,由,由禁带,隔,隔开。,用,用作各,催,催化剂,的,的半导,体,体大多,为,为金属,氧,氧化物,和,和硫化,物,物，一,般,般具有,较,较大的,禁,禁带宽,度,度，其,中,中,TiO2,在,pH,为,1,时的带,隙,隙是,3.2e,V.,当光子,能,能量高,于,于半导,体,体吸收,阀,阀值的,光,光照射,半,半导体,时,时，半,导,导体的,价,价带电,子,子发生,带,带间跃,迁,迁，即,从,从价带,跃,跃迁到,导,导带，,从,从而产,生,生光生,空,空穴和,电,电子；,这,这些光,生,生空穴,和,和电子,具,具有很,强,强的氧,化,化和还,原,原能力,，可以,将,将吸附,到,到光催,化,化剂表,面,面的污,染,染物彻,底,底降解,为,为无毒,无,无害的,无,无机小,分,分子化,合,合物，,无,无二次,污,污染问,题,题。,多年来，半导,体,体光催化反应,研,研究主要集中,于,于液,-,固相反应，对,于,于气,-,固相反应则研,究得相对较少,12.,对于使用,TiO2,进行有机物的,气,气,-,固多相光催化,氧,氧化已研究过,烷,烷烃,13,、醇,14,、醛,15,、酮,16,、芳香