向低溫等離（lí）子和光催化氧化技術亂象（xiàng）說NO

井噴（pēn）式爆發的VOCs市場，召喚出（chū）了大（dà）小（xiǎo）不一、參差（chà）不齊的治理公司，至於治理技術，也算是（shì）重溫了“百家爭鳴、百花齊放”的盛況。在（zài）VOCs治理這件事上，南北方還（hái）是有一定（dìng）的默契，一改因粽子、月餅和餃子等吃法差異（yì）就吵（chǎo）得不可開交的毛病。毫無疑問，活性炭吸附、光催化氧化與低溫等離（lí）子技術絕（jué）對妥妥得承包VOCs治理市場份額的前三甲，但光環籠（lóng）罩下（xià）的陰影更值得（dé）注意。

日前，由（yóu）山西省環保廳發布的《山西省工業塗裝、包裝印（yìn）刷、醫藥製造行業揮（huī）發性（xìng）有機物控製技術指南》，對低溫等離子與光催化（huà）氧化技術提出以下明確要求：
（1）治理設施的風量按照最大廢（fèi）氣排放量的120%進行設計。低溫等（děng）離子體技術或光催化技術單獨使用時，僅適用於處（chù）理低濃度有機廢氣或惡臭氣體；治理效（xiào）率要求更（gèng）高時，應采用多種技術的組合工藝。對於含油霧（wù）、漆（qī）霧或（huò）顆粒物的廢氣，應配（pèi）置高（gāo）效過濾等適宜的（de）預處（chù）理工藝（yì）。
（2）應首先明確廢氣組分（fèn）中最大可能的（de）化學鍵鍵能。使用低溫（wēn）等離子體技（jì）術的，需給出處理裝置設計的電壓、頻率、電場強度、穩定電離（lí）能等（děng）參數，同時出具所用電氣元件的出（chū）廠防爆合格（gé）證；使用光催化氧化技術的，需給出所用催化劑種類、催化劑負載量等參數，並出具所用電氣（qì）元件的防爆合格證與燈管發射（shè）185nm波段的占比情況檢驗證書（shū）。
（3）應盡量延長廢氣在裝置中的反應停留時間，並配（pèi）備臭氧催（cuī）化分解單元。
在此，小編更想用自己的理解及（jí）部分數據來解讀下這（zhè）兩種技術。
低（dī）溫等離子技術（shù）
電場激（jī）發出的電子、自由基、激發態分子（主要是O3等）等活性物質，是低（dī）溫等離子體技術淨化有機廢氣的關鍵。VOCs組分解離的難易程（chéng）度，一方麵（miàn）取決於電子的能量，另（lìng）一方麵還取決於分子中化學鍵的鍵能。電子在放電過程中獲得（dé）的能量主（zhǔ）要集中在2~12 eV之間，而VOCs分子分解所需要能量剛好均在這個區域內。
1、目前，產生低溫等（děng）離（lí）子體的（de）常用方（fāng）法是電暈放電和介質（zhì）阻擋放電。
電（diàn）暈放電，是在大（dà）氣壓或高於大氣壓條件下，使用電極表麵曲率（lǜ）半徑很小的電極，如針狀電極或細線狀（zhuàng）電（diàn）極，由於放電空間電場不均勻（yún），使電離過程主要局限於局部（bù）電場很（hěn）高的電極附（fù）近，特別是（shì）發生在曲率半徑很小的電極附近或薄層中，並伴隨明顯光亮的放電現象，一般都發生在高電壓（yā）（大於5kv）和較高頻率（20～40kHz）條件下。
介質阻擋放電，是絕緣介質覆蓋在電極上或者（zhě）懸掛在放電空間中的一種（zhǒng）氣體放電。當在電極上施加（jiā）足夠高的交流電壓，電極之間的氣體發生電離，而電極（jí）間的介質（zhì）能起到儲能作用，限製放電電流的自由增長，進而產生大量細絲狀、延時極短的（de）脈衝微放電，均勻穩定地（dì）充滿整個（gè）放電間隙，同時能抑製級間火花或弧光的產生。
采用介質阻擋放電方式的等離子體反應器，一般都采用陶瓷、石英等（děng）防腐蝕介質材料，電極與廢氣不直接接觸，從而可以一定程度避免（miǎn）設備腐（fǔ）蝕問題。而電暈放電技術（或針尖放電式）通（tōng）常是氣體與電極直接接觸的，即使通過的氣體沒有腐蝕性（xìng），但等離子體中的活性強氧化物質（如臭氧）也可能腐蝕電極。相對而言，采用介質阻擋放電方式比電暈（yūn）放電方式（如針尖放電）更安全。
值得注（zhù）意的是，低（dī）溫等（děng）離子體技術主要是將有機（jī）分子中的化（huà）學鍵打斷，但尚未能完全（quán）將有機物礦化（huà）成CO2和H2O。以某治（zhì）理項目為例，非甲（jiǎ）烷總烴的去除率僅為45%，而惡臭的去除率可達93%。這主要是因為非甲烷總烴經過處理後，大分子變成小分子，用色譜法檢測依然表現為非甲烷總烴；而（ér）分解過程中產生的部分異味副產物（wù）（如臭氧等）亦會對惡臭（chòu）的去除率有一定影響。
因此，正經的低溫等（děng）離（lí）子體技術供應（yīng）商，通常還會在等離子反應器前配置預處理係統（tǒng），有效（xiào）去除廢氣中的粉（fěn）塵和水分，並且也會在反應器後再配置（zhì）後處理係統，延長廢氣與活性物質的反應時間，同時（shí）對多餘的活性物質（主要是臭氧）進行分解（jiě）消除。
2、以（yǐ）小編的理解，高壓電源就（jiù）是低溫等離子技術的核心。電壓和頻率是電源（yuán）能量輸（shū）出的兩個重要參數。
氣體（tǐ）中出現的（de）自由（yóu）電子隻有（yǒu）從一定強度（dù）的電場（chǎng）中獲得能量（liàng）成為高能電子，然後才能與（yǔ）氣體分子發生碰撞，將能（néng）量傳遞給該分子，使該氣體分子（zǐ）的外層電（diàn）子（zǐ）脫離核的束縛，從而產（chǎn）生更多的自由（yóu）電子和帶（dài）正電的離子。
頻率的（de）提高會增加單位時間內局部放（fàng）電的平均脈衝個數，放電的重複率增加。但研究結果表明，當電壓（yā）一定時（shí），汙染物的去除率隨頻率的提高先（xiān）增（zēng）加後減小。在實際應用中（zhōng），應充分考慮電源與等離子體反應器的匹（pǐ）配關係，並充分考慮諧振帶來（lái）的影（yǐng）響。
光（guāng）催化（huà）氧化技（jì）術
光催（cuī）化氧化技術，主要利用光敏催化劑在一定量的光照射（shè）下激發產生的電子（zǐ）-空穴對，與吸附在催化劑麵積的（de）溶解氧和水分（fèn）子等發生作用，進而產（chǎn）生·OH與·O2-等強氧化性（xìng）自由基，再通過（guò）與汙染物的（de）羥基加和、取代、電子轉移（yí）等方式礦化，最終實現VOCs的降解。說白了（le），光催化氧化反應所需的能量主要來（lái）源光照能量。
1、TiO2具有較高的（de）化學穩定性和催化活（huó）性，且價廉無毒，所以是目前最常用的光催化劑之一。其常用的晶型結構有2種：銳鈦礦型和金紅石（shí）型。金（jīn）紅石（shí）型相對更穩定（dìng），即使在高溫的情況下也難以發生分解和轉化。並且金紅（hóng）石型TiO2的禁（jìn）帶寬度為3.0eV，而銳鈦礦型TiO2的禁帶寬度是3.2eV，也就是說，引發銳鈦（tài）礦型TiO2進行光催化反（fǎn）應（yīng）所（suǒ）需（xū）的光能量（liàng）需大於3.2eV，金紅石型TiO2僅需大（dà）於3.0eV。對於（yú）銳鈦礦（kuàng）型TiO2，紫外（wài）光的激發波長需要小（xiǎo）於387.5nm。
2、顧名思義，光催化（huà）氧化技術，那肯定得有“光”和“催化劑”共同（tóng）作用才行。
對於光，有兩個（gè）參數：波長與光強。隻有吸收了一定波（bō）長範圍內的光，TiO2催化劑才可以克服其禁帶的能量，在其表麵會產生電子-空穴。研究結果表明，短波長的紫外光，尤其是在185 ~ 254nm，更有利於生成更多（duō）的·OH，從而加快光催化反應活性。而表示單位時間內、通過單位橫截麵光能（néng）大小（xiǎo）的光強，直接決定了紫外光所提供的總能量是否足以使周圍的TiO2全部參（cān）與到反應中來。所以，光催化過程中要保（bǎo）證反（fǎn）應器（qì）內布（bù）光均勻且紫外光達到（dào）一定強度。
對於催化劑，其活性（xìng）組分（fèn）主要是TiO2。其顆粒粒徑越小，尤其是納米級（jí），比表麵與反應（yīng）麵就越大，電子-空穴的簡（jiǎn）單複合率就小，光催化活性也就高（gāo）；若在TiO2中摻雜金屬或非金屬粒子（zǐ），還可（kě）拓展其可接受的光照射響應（yīng）範圍；因為銳鈦礦型具有強吸附氧氣能力，金紅石（shí）型具有（yǒu）較（jiào）高的光利用率，二者的混晶型物質在光催化性能方麵的表現要比（bǐ）單一晶型物質要好。其它影響光（guāng）催化活性的因素還包括，孔隙率、平均孔徑、表麵電荷、焙燒溫度、純度（dù）等。
水蒸氣也是在光催化反應（yīng）不可忽視的因素。因（yīn）為（wéi）水分子提供了可俘獲空穴的羥基，進而（ér）產生自由基·OH，反（fǎn）應（yīng）中適量的水（shuǐ）蒸氣有利於反應的（de）進行，但如果水蒸氣過多，會（huì）在TiO2表麵產生競（jìng）爭吸附，反而不利於光催化的進行。
此外，廢氣的初始濃（nóng）度和在反應器內（nèi）部的停留時間，也直接影響光催化氧化技術的去除效果。從目前的實驗（yàn）室數據結果看，在各條（tiáo）件優化後的情況下，處理濃度10mg/m3的甲醛尚需30min才能達到70%的去除效（xiào）率。小編就在想，國內的（de）VOCs治理公（gōng）司應（yīng）該采用的是“宇宙級黑科技”光催技術，用（yòng）不（bú）到3s的反（fǎn）應時間處理著不知比10mg/m3高多少倍的VOCs廢氣！

（來（lái）源：VOCs管理與技術（shù）交流驛（yì）站）