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微碳 · VOCs微波光催化

1. VOCs來源

       VOCs主要來源于石油、化工、塑料和印刷等行業生產的過程中排放的廢氣,特點是數量較大,有機物的含量波動性大、可燃、有一定毒性,有的還有惡臭。

2. 微碳VOCs治理工藝

       微碳科技公司團隊屬于國內較早從事VOCs治理研究工作的一支技術團隊,經過近10年積累,已熟悉掌握多種VOCs治理工藝。

       公司針對不同企業客戶產生的VOCs進行“一企一方案”設計,在保證外排廢氣穩定達標的前提下,盡可能降低企業客戶初始投入,幫助客戶達到經濟與環境雙贏。

微碳科技公司VOCs治理技術

技術編號

工藝名稱

工藝適應性

使用方法

2.1

RCO催化燃燒

不含硫和氯的有機廢氣

單獨使用;或采用“活性炭濃縮+RCO催化燃燒”組合工藝

2.2

RTO燃燒

高濃度有機廢氣

單獨使用;或采用“活性炭濃縮+ RTO燃燒”組合工藝

2.3

活性炭濃縮

低濃度有機廢氣

單獨使用或與其他工藝聯用

2.4

微波光催化分解

低濃度有機廢氣

與其他工藝聯合用

2.5

噴淋洗滌

水溶性或易溶于相應吸收劑的有機廢氣

單獨使用;或與其他工藝聯合用

3. 微碳“納米級微波光催化分解”工藝

(1) 工藝原理

       微碳納米級微波光催化是利用納米TiO2作為催化劑,通過微波誘導,產生高能紫外線、電子空穴以及臭氧,利用它們協同分解有機廢氣,效果更強。

       TiO2屬于一種n型半導體材料,它的禁帶寬度為3.2ev,當它受到波長小于或等于387.5nm的紫外光照射時,價帶的電子就會獲得光子的能量而越前至導帶,形成光生電子(e-);而價帶中則相應地形成光生空穴(h+)。

       微碳納米級微波光催化裝置可以激發出“電子—空穴”對(一種高能粒子),這種“電子—空穴”和周圍的水、氧氣發生反應后,就產生了具有極強氧化能力的自由基活性物質,可將氣體中的有機物氧化、分解成CO2和H2O 等無毒無味的物質。故不存在吸附飽和和二次污染問題。

       納米二氧化鈦催化氧化能力是普通二氧化鈦的30倍,大大提高有機物的分解速度。微碳納米級微波光催化分解有機廢氣,分為三個步驟:

       

       ①紫外線——促進裂解

       由于半導體的光吸收閾值與帶隙具有式K=1240/Eg(eV)的關系,因此常用的寬帶隙半導體的吸收波長閾值大都在紫外區域。當光子能量高于半導體吸收閾值的光照射半導體時,半導體的價帶電子發生帶間躍遷,即從價帶躍遷到導帶,從而產生光生電子(e-)和空穴(h+)。此時吸附在納米顆粒表面的溶解氧俘獲電子形成超氧負離子,而空穴將吸附在催化劑表面的氫氧根離子和水氧化成氫氧自由基。而超氧負離子和氫氧自由基具有很強的氧化性,能將絕大多數的有機物氧化至最終產物CO2和H2O,甚至對一些無機物也徹底分解。

       

       ②微波——內部穿透發熱,促進拆分分子結構

       微波催化光解技術是微碳公司的重大科技攻關項目,是目前國內少數采用微波真空燈技術處理廢氣的公司,由微波激發的真空紫外線是目前工業應用中最強的紫外線,紫外線劑量超過65MW/cm2。

       微波輻射功能對廢氣進行微波輻射,使細胞中極性物質隨高頻微波場的擺動受到干擾和阻礙,引起微生物細胞的蛋白質,核酸等生物大分子受熱凝固或變性失活,從而導致其突變或死亡,同時對磁共振使之產生強磁輻射對廢氣分子進行切割、破壞、斷裂,破壞細菌的核酸(DNA)。

       

       ③臭氧——氧化生成CO2和H2O

       微碳納米級微波光催化裝置采用的紫外燈管是185nm真空紫外燈管,具有防水、長壽(大于30000小時)的特點; 185nm真空紫外線能量相當于6.7eV,氧化性更強,可將空氣中的O2變成O3(臭氧),利用•OH和O3的協同反應,處理有機廢氣效率更高。

圖  TiO2光電效應示意圖

       微碳納米級微波光催化裝置與普通光催化裝置比較的優勢表現在:

圖  微波光催化設備圖

圖  光催化分解有機物路徑圖

 

微碳納米級微波光催化裝置與普通光催化裝置比較

設備名稱

設備介紹

特點

普通光催化裝置

(1)常規采用254nmC段紫外光,光波能量在500KJ/Einstein;部分采用185nm真空紫外光;

(2)采用U型燈管光源;

(3)采用普通二氧化鈦做催化劑;

(4)主要依賴二氧化鈦產生的電子處理有機廢氣,部分利用臭氧聯合處理。

(1)U型燈管及內壁積累油類物質后難以清洗;

(2)U型燈管及設備內進入水汽后,容易燒燈管;

(3)U型燈管壽命只有5000小時,換燈管頻繁,增加工作量及運行成本,增加廢燈管數量;

(4)能耗大。U型燈管單支功率150W,5萬風量的光催化設備功率為18KW;

(5)無臭氧控制措施,在處理低濃度有機廢氣時,容易造成尾氣臭氧超標。

微碳納米級微波光催化裝置

(1)采用185nm真空紫外光,光波能量在1000KJ/Einstein;真空紫外光具有把氧氣氧化成臭氧功能;

(2)采用進口技術的真空燈管作為光源;

(3)采用納米級二氧化鈦作為催化劑,效果是普通二氧化鈦的30倍;

(4)采用微波驅動燈管,無電源接觸;

(5)通過“電子+微波+臭氧”聯合處理有機廢氣,去除率高。

(1)具有在線清洗功能,可以隨時清洗燈管及內壁,避免油漬附在燈管及催化層上面;

(2)燈管及設備內部具有防水功能,燈管壽命長達20000小時,是U型燈管的4倍;

(3)節能。能量利用率更高,5萬風量的光催化設備功率為8KW,比普通光催化設備節能56%;

(4)具有多級控制功能??筛鶕袡C廢氣濃度調節設備輸出功率,進一步節能和控制臭氧產生量,避免富余臭氧的二次污染;

(5)具有異常報警功能,方便對設備的監控;可在惡劣的工況下長期運作。

(2) 微波光催化設備優勢

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