纳米氧化钛光催化降解有机废气VOC技术

1.概况

金属件涂装过程中与烘干固化时会产生大量的有机废气VOC等（如苯类、醇类、醚类等）有害物质，须对其进行处理后排放。目前，常见的工业处理方法有直接燃烧法、催化燃烧法和（活性炭）吸附法，由于其自身特点（如设备费用大、占地面积大或再生方法难等），不能完全满足日益发展的涂装工业废气处理技术要求，需开发新型环保节能的涂装废气处理工艺技术。

2.技术原理

光催化降解涂装废气技术采用纳米氧化钛作为催化剂。当纳米氧化钛在一个具有hν能量大小的光子激发下，一个电子由价带（Conduction Band，VB）激发到导带（Valence Band，CB），因而溶解氧及水和电子及空穴相互作用，并产生高活性羟基，形成氧化还原体系。其中的氢氧自由基[HO·]具有强氧化性，能把大多数吸附在纳米氧化钛表面的有机污染物降解为CO₂和H₂O，把无机污染物氧化或还原为无害物。当采用紫外线（UV）作为入射激发光时，已知紫外线的能量等级都比大多数涂装废气（VOC）的分子结合能强，可将污染物分子键裂解，使其成为游离状态的离子。波长在200nm以下的短波长紫外线能分解O₂分子，生成的[O]与O₂结合可生成臭氧O₃。呈游离状态的污染物离子极易与O₃产生氧化反应，最终降解生成简单、低害或无害的物质，达到废气净化处理的目的，并且具有灭菌消毒功效，纳米氧化钛光催化降解涂装废气技术的主要反应机理如图1-25所示。

图1-25O 纳米氧化钛光催化降解VOC的反应机理

3.处理工艺与应用(www.xing528.com)

纳米氧化钛光催化降解涂装废气技术可应用于涂装行业中的涂层固化废气排放处理，其主要技术特点有（和传统的直接燃烧或催化燃烧法相比较）：

①高效除恶臭。能高效去除挥发性有机物、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，以及各种恶臭气味，脱臭净化效率最高可达99%以上，处理后满足HJ/T 293—2006《清洁生产标准—汽车制造业（涂装）》的要求。

②净化设备适应性强。可适应高浓度、大气量环境，可不间断连续工作，运行稳定可靠，设备成本低，设备占地面积小，自重轻，适合于布置紧凑、场地狭小等特殊条件。

③运行成本低。本净化设备无任何机械动作，低能耗，无噪声，日常维护简便，只需作定期检查。

④无需预处理。涂装废气无需进行特殊的预处理，如加温、加湿等。

该项技术不仅可以降解有机废气（VOC），还可以达到杀菌消毒的目的，可以净化办公场所、家庭、医院、宾馆等场所的空气。据权威专家预计，光催化在中国每年有100亿元的市场容量，其经济效益在环境产业中将占10%。