光催化氧化、化學氧化和臭氧氧化法去除VOCs的研究

光催化氧化、化學氧化和臭氧氧化法

去除揮發性有機化合物的研究

C Dome?o，ángel RodríguezLafuente，

J Martos，R Bilbao，C Nerín

揮發性有機化合物（VOCs）是最普遍的工業排放污染物之一，即使在低濃度下也能帶來健康危害及難聞氣味，嚴格的環境法規已經迫使各行業不斷尋求更加有效的技術以減少污染物的排放。

現有的VOCs及其臭味去除方法可大致分為兩類：

1.吸收法，包括水和化學劑洗滌及活性炭或其他多孔材料吸附；

2.轉化法，包括燃燒，催化氧化和生物降解。

單一方法在效能及成本上存在局限性，現較優的方案是根據特定污染物組成採取多種手段聯合處理。濕式洗滌器是廣泛應用於VOCs及臭味控制的工業處理設備，其去除率取決於氣相在界面處的飽和度和洗滌器內的洗滌介質及空氣流速。氧化洗滌劑包括次氯酸鈉、過氧化氫，臭氧和高錳酸鉀的廣泛應用大大強化了單純水的洗滌能力，其中次氯酸鈉使用最為廣泛。與此同時，光催化氧化VOCs已被廣泛研究並取得了一定的成果，但是該方法產生的有毒中間產物成為了其限制因素。面對現存的多種去除工業源VOCs及臭味排放物組分的技術，在工業規模上，我們對其效能的比較並不全面，為解決這些問題，本文分別以次氯酸鈉和臭氧為氧化洗滌劑在濕式洗滌器中進行了兩組實驗，分析了兩種氧化洗滌劑對VOCs的去除能力；然後，本文又進行了常規運行條件下短波長（254和185nm）紫外光氧化VOCs的實驗，並對其VOCs處理效果進行了評估，通過以上研究分析，擬為工業上選擇合適VOCs及含臭排放物去除技術提供理論支持。

研究採用文丘里管-填充濕式洗滌器，文丘里管在單級洗滌器中可起到降溫、降顆粒及捕獲水溶性污染物作用，反應洗滌器由兩個塔組成，塔一充滿了滲透水，塔二充滿氧化洗滌介質，設計的兩組實驗分別以次氯酸鈉和臭氧為氧化洗滌介質進行對照實驗，選塔一進水口、及塔一和塔二出水口為取樣點取樣，通過GC-MS等檢測手段對其進行有機物組成分析。同樣，光氧化反應裝置也包含兩個部分，氣體先進入旋風冷卻器進行氣體冷卻並過濾掉氣體中顆粒物，經第一步處理的氣體流入到柱狀的光氧化反應器內發生反應，光氧化模塊由64個1.4kW的紫外燈組成, 選旋風冷卻器進口、出口和光氧化反應器出口為取樣點取樣，通過GC-MS等檢測手段對其進行有機物組成分析。

實驗結果表明，使用NaClO/NaOH氧化洗滌介質可強化濕式洗滌器的VOCs總去除效率，去除率由單獨使用水時的50％左右提高到了70％以上；在103g/h的臭氧濃度下，VOCs去除率達到了95％以上，近100％的烷烴和烯烴被去除，近90％的醇及60％-80％的其他化合物被去除，效果最佳；光氧化去除VOCs實驗結果最不理想，烷烴和烯烴幾乎沒有降低，而其他化合物也僅減少了55％左右，這可能是因為有機混合物的光氧化機制及過程非常複雜且其反應動力學條件常常受到抑制。

另外，在去除VOCs的實驗基礎上進行了氣味消減測試，實驗結果表明，揮發性有機化合物的去除有效地減少了氣體臭味，臭氧氧化減少了86％，次氯酸鹽只有78％，再次，光氧化表現出最差的效果，僅減少了70％。

曹娜譯自 「 VOC Removal and Deodorization of Effluent Gases from an Industrial Plant by Photo - Oxidation , Chemical Oxidation , and Ozonization 」 《Environmental Science & Technology》 ， 2010 , 44 : 2585 - 2591

編輯：吳博文

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