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光催化氧化技術在印刷行業有機廢氣處理過程中的應用

發布時間:2020-04-28 15:02      點擊:

對印刷行業有機廢氣治理工藝及其原理進行了論述,并采用工程實例對等離子+光催化氧化技術在印刷行業有機廢氣治理中的應用進行了詳細說明。結果表明,等離子+光催化氧化處理技術的處理效率可達到85%以上,處理后有機廢氣污染物可達標排放。
隨著石油化工、有機合成、表面涂裝、印刷行業等的發展,有機廢氣的治理得到了越來越多的關注和重視。自2013年至今,各部委先后發布了《揮發性有機物(VOCs)污染防治技術政策》、《“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案》等綜合性及行業性有機廢氣污染治理的政策文件及技術規范。在印刷的過程中會產生少量油墨廢氣,該廢氣為有機廢氣,其主要成分為非甲烷總烴。
1 印刷行業有機廢氣治理方法
目前國內外治理有機廢氣比較普遍的方法有吸附法、吸收法、催化燃燒、等離子、生物處理法、光催化氧化等,各種方法的使用條件及優缺點比較如下:
(1)活性炭吸附技術無二次污染、投資成本較低,一般適合于污染物濃度低于2000mg/m3以下的有機廢氣處理,在酸性環境下的吸附效果優于堿性環境,且其他溫度*好為常溫,若廢氣溫度過高,可選配氣體冷卻裝置來降低廢氣溫度,使之達到活性炭*佳吸附狀態,但需要考慮吸附劑的定期更換,脫附時還有可能造成二次污染[1]。
(2)溶劑吸收法無二次污染、投資和運行成本較低,主要適用于高濃度有機廢氣或者大風量低濃度的有機廢氣處理[2]。
(3)催化燃燒技術會產生二次污染、投資和運行成本較高,一般適合污染物濃度在2000~6000mg/m3之間的有機廢氣處理,若廢氣溫度大于180℃,廢氣濃度可低于2000mg/m3,但如廢氣中含有硫等可能使催化劑中毒的成分則不適合該技術[3,4]。
(4)生物處理技術無二次污染、投資成本較低,適宜于處理凈化氣量較小、污染物濃度較大、易溶于生物代謝速率較低的廢氣處理,通常廢氣中的TOC(總有機碳)應在1000mg/m3以下,廢氣流量小于50000mg/m3,廢氣溫度小于40℃[5]。
(5)等離子體是一種聚集態物質,當外加電壓達到氣體的放電電壓時,氣體被擊穿產生包括電子、各種離子原子和自由基在內的混合體,其所擁有的高能電子同煙氣中的分子碰撞時,發生一系列基元反應,并在反應過程中產生多種活性自由基和生態氧,即臭氧分解而產生的原子氧,這些強氧化性的活性氧迅速與煙氣中的有機分子碰撞并將其破壞,或者高能活性氧激活空氣中的氧分子而產生二次活性氧,二次活性氧與煙氣中的有機分子產生一系列鏈式反應,并利用自身反應產生的能量維系氧化反應,進一步氧化有機物質,*終生成無機氧化物和水[6],體積小,能耗低,運行穩定,操作簡單,不產生二次污染,對有機廢氣處理效率一般為70%。
(6)光催化氧化技術:通過采用高能高臭氧紫外線光束讓空氣中的氧分子產生游離氧進而產生臭氧。臭氧氧化作用很強,氧在光的作用下可產生大量的新生態氫、活性氧和羥基氧等活性基團,從而*終轉化為CO2和H2O等,*終去除惡臭。由于光量子的平均能量在1eV~7eV的水平,適當控制反應條件就可實現較難實現的化學反應變得十分快速,*終增加反應器工作效率能力。
2 項目基本情況
西安市某印務公司采用水性油墨進行印刷,項目產生的有機廢氣通過設備頂部的集氣罩進行收集,經管道輸送至一套等離子+光催化氧化凈化設備處理后通過1根15m高的排氣筒排放,集氣罩收集效率為90%。為了解等離子+光催化氧化處理工藝對印刷有機廢氣的處理效果,對該企業的有機廢氣排放情況進行了監測。企業建有印刷生產線1條,主要產品為出版印刷、包裝裝潢印刷品,年耗紙量6萬令,油墨使用量15萬t/a,油墨種類為冷固膠印輪轉油墨。油墨主要成分見表1。
項目處于滿負荷工況下,且生產設施、廢氣處理設施正常運行。委托專業檢測機構對項目廢氣產生及排放情況進行監測,監測結果見表3。
從表3中可以看出,項目廢氣排氣筒非甲烷總烴的排放濃度符合陜西省地方標準《揮發性有機物排放濃度限值》(DB61/T1061-2017)表1中印刷行業污染物排放標準限值要求(非甲烷總烴:50mg/m3);在監測過程中,等離子+光催化氧化凈化設備的非甲烷總烴的除效率為85.8~86.7%,符合陜西省地方標準《揮發性有機物排放濃度限值》(DB61/T1061-2017)表1中印刷行業非甲烷總烴*低去除效率85%的要求。
根據監測結果,等離子+光催化氧化處理工藝對印刷行業有機廢氣的處理效率可達到85%左右,處理效果較好,滿足陜西省地方標準中有機廢氣排放標準限值,可作為印刷行業有機廢氣處理的有效方法。

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