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，我国经济发展快速，化工企业数量剧增。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走下坡路，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、挥发性有机废弃处理与处理特点
在现代工业生产中，常常会产生挥发性较强的有机废气，在废气进行排放前需要对其进行吸附、过滤及净化处理工作。工业有机废气的处理通常包括甲醛有机废气的处理、苯、甲苯、二甲苯等苯类有机物的处理操作，另外还有丙酮丁酮、乙酸乙酯、油雾有机物、苯乙烯、丙烯酸、树脂聚合物、添加剂有机废弃、天那水有机废气等处理工作。有机废弃物的处理目的是减少工业废弃排放中有机物的含量，防止有机物散发到自然环境中，对自然生态及人体健康造成伤害，并且有机废气的处理还实现了废气的再生利用，使工业生产效率提升。
挥发性有机废气的处理特点为：有机废气组成分子的稳定性较差，如果直接排放到大气中，可能与空气中的氧气、水等发生反应，发生爆炸或者产生有毒有害、不溶于水的有机溶剂，处理难度较大，对自然生态环境构成威胁。在有机废气处理中，常用的有机废气处理方式包括催化燃烧法与光催化氧化法。
二、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。
三、光催化氧化在处理挥发性有机废气中的应用
在我国化工业废气当中中，所排放的废气因其有氨氮、硫化氢机物含量高、色度深、排放量大而等成为难处理的工业废气之一。印染废气中含有大量卤化物、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，很多废气还含有高浓度无机盐：如氯化钠、硫化物等。国内处理染料废气普遍以生物法为主，同时辅以化学法，但脱色及COD去除效果差，废气处理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废气处理研究的热点之一。根据废气指标GB8978—1996《废气综合排放标准》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气处理。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。
催化氧化技术实施过程中，现阶段常用纳米活性材料作为氧化反应试剂，纳米活性材料在紫外线的照射下，会发生强烈的催化反应。通常而言，纳米活性材料的氧化电机电位为3.0V，高于抽样与氯气的电位，因而具有更高的氧化性，在有机物的降解中能够起到更大的作用。自然光照射下，纳米活性材料能够吸收太阳光能，使表面产生电子与空穴，电子与空穴因为具有强大的氧化与还原功能，能够与水产生快速的反应，并迅速生成氧化能力较强的氢氧根自由基（OH），作为一种强大的养护基团，能够使原本不容易降解的有机污染物迅速氧化分解，生成对环境无影响的分解物。
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.
[2]张鹏. 阻挡放电——光催化法处理挥发性有机物的试验研究[D]. 西安建筑科技大学, 2004.
[3]段晓东, 孙德智, 胡松涛,等. 光催化氧化法处理挥发性有机物研究进展[J]. 哈尔滨建筑大学学报, 2002, 35(5):55-59.
[4]吴祖良, 谢德援, 陆豪,等. 挥发性有机物处理新技术的研究[J]. 环境工程, 2012, 30(3):76-80.
[5]崔琦. 催化氧化法处理甲苯废气的实验研究[D]. 广东工业大学, 2011.
[6]霍鹏伟. 基于有机废气降解的表面修饰型空心微珠负载TiO_2复合光催化剂的制备及降解行为和机理研究[D]. 江苏大学, 2011.
[7]段晓东, 赵南霞, 孙德智,等. 光催化氧化法降解气相中的苯[C]// 第九届全国大气环境学术会议. 2002.
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，我国经济发展快速，化工企业数量剧增。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走下坡路，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、挥发性有机废弃处理与处理特点
在现代工业生产中，常常会产生挥发性较强的有机废气，在废气进行排放前需要对其进行吸附、过滤及净化处理工作。工业有机废气的处理通常包括甲醛有机废气的处理、苯、甲苯、二甲苯等苯类有机物的处理操作，另外还有丙酮丁酮、乙酸乙酯、油雾有机物、苯乙烯、丙烯酸、树脂聚合物、添加剂有机废弃、天那水有机废气等处理工作。有机废弃物的处理目的是减少工业废弃排放中有机物的含量，防止有机物散发到自然环境中，对自然生态及人体健康造成伤害，并且有机废气的处理还实现了废气的再生利用，使工业生产效率提升。
挥发性有机废气的处理特点为：有机废气组成分子的稳定性较差，如果直接排放到大气中，可能与空气中的氧气、水等发生反应，发生爆炸或者产生有毒有害、不溶于水的有机溶剂，处理难度较大，对自然生态环境构成威胁。在有机废气处理中，常用的有机废气处理方式包括催化燃烧法与光催化氧化法。
二、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。
三、光催化氧化在处理挥发性有机废气中的应用
在我国化工业废气当中中，所排放的废气因其有氨氮、硫化氢机物含量高、色度深、排放量大而等成为难处理的工业废气之一。印染废气中含有大量卤化物、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，很多废气还含有高浓度无机盐：如氯化钠、硫化物等。国内处理染料废气普遍以生物法为主，同时辅以化学法，但脱色及COD去除效果差，废气处理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废气处理研究的热点之一。根据废气指标GB8978—1996《废气综合排放标准》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气处理。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。
催化氧化技术实施过程中，现阶段常用纳米活性材料作为氧化反应试剂，纳米活性材料在紫外线的照射下，会发生强烈的催化反应。通常而言，纳米活性材料的氧化电机电位为3.0V，高于抽样与氯气的电位，因而具有更高的氧化性，在有机物的降解中能够起到更大的作用。自然光照射下，纳米活性材料能够吸收太阳光能，使表面产生电子与空穴，电子与空穴因为具有强大的氧化与还原功能，能够与水产生快速的反应，并迅速生成氧化能力较强的氢氧根自由基（OH），作为一种强大的养护基团，能够使原本不容易降解的有机污染物迅速氧化分解，生成对环境无影响的分解物。
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：
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