光触媒废气处理方案

光触媒废气处理方案

一、技术原理

光触媒技术以二氧化钛（TiO₂）为核心，在紫外光照射下产生光催化反应。紫外光激发TiO₂价带电子跃迁，生成光致电子和空穴。空穴与水反应生成强氧化性的羟基自由基（·OH），电子与氧气生成活性氧（O₂⁻）。这些活性物质将有机物（如VOCs、苯系物）和无机物（如H₂S、NH₃）氧化为CO₂和H₂O，同时杀灭细菌病毒。

二、系统组成

1. 预处理单元

启风水旋塔：去除颗粒物、酸性气体（如HCl、SO₂），防止催化剂中毒。

过滤器：高效空气过滤器（HEPA）捕捉大分子污染物，确保废气洁净度。

2. 光催化反应器

催化剂载体：蜂窝状陶瓷或金属网涂覆TiO₂，增大接触面积。

紫外灯组：采用185nm/254nm波长紫外灯，提供光能。

反应室设计：多层叠加或旋流式布局，废气停留时间3-5秒。

辅助系统：温度控制（20-60℃）、臭氧控制（催化分解或活性炭吸附）。

3. 后处理单元

活性炭吸附塔：吸附残留VOCs，确保排放达标。

高效过滤器：捕捉反应生成的微小颗粒，避免粉尘排放。

4. 监测与控制

在线监测：实时检测VOCs、臭氧、颗粒物浓度。

自动控制系统：调节紫外灯功率、风机风量，优化处理效率。

三、适用废气类型

有机废气：VOCs（苯、甲苯、二甲苯）、非甲烷总烃、甲醛、乙醛。

恶臭气体：硫化氢（H₂S）、氨气（NH₃）、硫醇、硫醚、三甲胺。

无机污染物：氮氧化物（NOx）、部分重金属蒸气（需结合其他技术）。

行业应用：喷涂、印刷、橡胶、化工、污水处理厂、垃圾转运站。

四、处理效率与案例

实验室数据：甲醛去除率＞99％，脱臭效率达95％-99％。

工业案例：

电镀厂：UV光解+光触媒组合工艺，非甲烷总烃排放＜20mg/m³。

印刷企业：光触媒系统处理后VOCs排放浓度从300mg/m³降至10mg/m³以下。

五、优缺点分析

1. 优点

广谱性：可处理多种污染物，兼具杀菌功能。

无二次污染：最终产物为CO₂和H₂O，无有害副产物。

运行成本低：紫外灯能耗较低（约0.5kW·h/m³废气），催化剂无需更换。

持续性：催化剂不消耗，长期使用效果稳定。

2. 缺点

依赖紫外光：需额外提供光源，增加初始投资。

催化剂失活风险：高浓度粉尘或酸性气体可能导致催化剂中毒。

处理效率限制：对高浓度废气（如VOCs＞5000ppm）需结合其他技术。

六、组合工艺建议

1. 高浓度VOCs处理

流程：活性炭吸附浓缩 → 光触媒深度氧化 → 尾气活性炭吸附。

优势：活性炭吸附高浓度VOCs，浓缩后光触媒高效分解，降低运行成本。

2. 酸性废气处理

流程：喷淋塔中和 → 光触媒反应器 → 活性炭吸附。

优势：喷淋塔去除酸性气体，光触媒处理残留有机物，确保达标排放。

3. 恶臭气体处理

流程：光触媒反应器 + 臭氧氧化 → 高效过滤器。

优势：光触媒与臭氧协同作用，提升脱臭效率至99％以上。

七、经济性与合规性

1. 设备成本

光触媒反应器：占总投资的30％-40％，紫外灯寿命约8000小时。

预处理/后处理单元：喷淋塔、过滤器等约占40％-50％。

2. 运行费用

能耗：紫外灯能耗约0.5kW·h/m³废气，风机能耗根据风量计算。

维护成本：定期更换紫外灯（每2-3年）及活性炭（每6-12个月）。

3. 排放标准

符合《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）及行业特定标准（如电镀行业GB 21900-2008）。

八、选型与设计要点

紫外灯波长：优先选择185nm/254nm波长，确保TiO₂充分激发。

催化剂载体：蜂窝状结构比表面积大，反应效率高。

系统密封性：防止臭氧泄漏，避免二次污染。

风量匹配：根据废气浓度和停留时间计算，确保处理效果。

光触媒废气处理方案通过光触媒技术与预处理、后处理单元的组合，可实现中低浓度废气的高效、经济处理，同时满足环保法规要求。