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【中國環(huán)保在線 技術(shù)前沿】揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是形成臭氧和二次氣溶膠污染的重要前體物，嚴(yán)重影響著大氣質(zhì)量，影響著動(dòng)植物生長和人類的健康。某些有毒VOCs廢氣有致殘、致畸、致癌作用，對(duì)長期暴露其中的人體造成嚴(yán)重傷害。
為此，我國于1997年頒布并實(shí)施的《大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，限定33種污染物的排放限值，其中包括苯、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性有機(jī)物；與此同時(shí)，不同行業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)不斷制定和頒布，同時(shí)頒布《重點(diǎn)行業(yè)VOCs污染控制技術(shù)指南》、《中華人民共和國大氣污染防治法(修訂草案)》，特別強(qiáng)調(diào)的是在“十三五”期間，嚴(yán)格控制VOCs在重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)行業(yè)推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物排放總量。
UV光解因具有操作簡單、應(yīng)用范圍廣、運(yùn)行成本低、設(shè)計(jì)成本少等特點(diǎn)，已經(jīng)被眾多中小企業(yè)應(yīng)用到中?，F(xiàn)在把UV光解技術(shù)降解原理、存在的問題及改進(jìn)措施介紹如下。
一、UV光解原理
VU光解是利用紫外燈對(duì)VOCs進(jìn)行近距離照射，破壞化學(xué)鍵，氧化一部分的VOCs為二氧化碳、水和氯化氫；同時(shí)將部分的大分子VOCs裂解為小分子化合物，其中小分子化合物大多數(shù)均為含C-O、C﹦O的小分子化合物。紫外燈是UV光解的核心組成部分，比如采用185nm紫外燈照射VOCs或惡臭氣體，能將鍵能小于647KJ/mol的化合物破壞，同時(shí)185nm紫外燈中波長更短的紫外線也可將部分VOCs進(jìn)行氧化分解。常見化合物分子的鍵能如下：
UV光解能去除揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)、硫化氫、氨氣、硫醇類、苯系物等污染物，為此很多企業(yè)在大力推廣UV光解技術(shù)。但不得不說，單一的UV光解技術(shù)在使用上有很大的局限性，突破其技術(shù)瓶頸真正服務(wù)于VOCs治理是亟待解決的問題。
二、UV光解存在的問題
UV光解存在的一個(gè)問題是：產(chǎn)生了不完全氧化的副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物可能比原始VOCs有著更大的毒性，比如說三氯乙烯在光解過程中生成碳酰氯。碳酰氯被稱為光氣，是劇烈窒息性毒氣，高濃度吸入可致肺水腫，其毒性比氯氣約大10倍。
UV光解存在的另一個(gè)問題是：產(chǎn)生了大量的臭氧。為了更好地氧化、分解或破環(huán)VOCs，通常會(huì)使用過量的紫外燈，紫外線產(chǎn)生的臭氧直接排放到大氣中，將會(huì)對(duì)人體，尤其是對(duì)眼睛、呼吸道、肺等有侵蝕和損害作用，也對(duì)人類生活的自然環(huán)境造成一定的傷害。
三、UV光解降解VOCs的改進(jìn)措施
1、UV光解與光催化聯(lián)用
UV光解階段生成部分氧化的副產(chǎn)物很容易在光催化部分氧化，比如UV光解階段可以將碳?xì)浠衔镅趸扇⑼?，而醛和酮比初始的碳?xì)浠衔镌诠獯呋A段具有更好的反應(yīng)活性；另外，光解階段產(chǎn)生的副產(chǎn)物在光催化階段不僅有利于轉(zhuǎn)變成二氧化碳和水，同時(shí)也促進(jìn)初的工業(yè)廢氣的氧化、分解與破壞。光解階段產(chǎn)生的副產(chǎn)物進(jìn)入光催化階段促進(jìn)光催化劑的表面反應(yīng)，比如鏈反應(yīng)，也影響催化劑表面的界面反應(yīng)，能夠快速氧化其它污染物。因此，UV光解光催化是一個(gè)協(xié)同反應(yīng)過程。
UV光解光催化技術(shù)應(yīng)用在具體工業(yè)VOCs廢氣治理時(shí)，有一些關(guān)鍵因素必須加以重視和控制，真正掌握UV光解光催化的核心內(nèi)涵。
光解階段影響VOCs轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素在于溫度、停留時(shí)間和紫外燈的強(qiáng)度等。通常光解部分的溫度控制在20-65℃之間，太低或太高的溫度均不利于光解有效功率和光強(qiáng)的發(fā)揮；氣體的停留時(shí)間在0.1-50s之間，太長的停留時(shí)間不利于實(shí)用化和工業(yè)應(yīng)用；紫外燈的波長控制在185-375nm之間；提高光解的途徑也包括增加臭氧、過氧化氫和水的濃度等，過量有利于光解反應(yīng)的進(jìn)行，但從應(yīng)用的角度應(yīng)控制適當(dāng)?shù)倪^量。
光催化階段也應(yīng)考慮光催化反應(yīng)的影響因素。重要的是光催化材料本身的性能，這將直接關(guān)系到材料的催化活性、使用壽命等。除此之外，紫外燈應(yīng)選擇在185-375nm，氣體停留時(shí)間在0.01-5s，溫度控制在20-65℃、濕度控制在20-80%之間等。
2、UV光解與臭氧催化劑聯(lián)用
臭氧催化材料可將光解階段和光催化階段紫外線產(chǎn)生的臭氧催化分解成氧氣。臭氧具有強(qiáng)氧化性，能將部分有機(jī)氣體氧化成CO2和H2O，但常溫下臭氧自分解速率有限，大部分隨尾氣直接排放至空氣中。使用臭氧催化劑可以促進(jìn)臭氧快速分解，其中間產(chǎn)物具有更強(qiáng)的氧化性，協(xié)同臭氧將VOCs分解成CO2和H2O。
四、總結(jié)
單一的UV光解技術(shù)不足以治理VOCs而達(dá)到國家日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，必須聯(lián)合其它的技術(shù)，協(xié)同治理VOCs，提高處理效率并且降低二次污染。本公司自主開發(fā)的光催化板和臭氧催化分解板，結(jié)合UV光解技術(shù)形成光解光催化聯(lián)用工藝，很大程度上提高了VOCs的降解效率，突破技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了處理中低濃度VOCs的技術(shù)革新。
原標(biāo)題：UV光解處理VOCs存在的問題及解決方案
