0 引言
随着我国经济的快速发展，化工企业持续增加。化工企业对其排出的气体处理力度不够，对环境造成严重污染，空气质量不断下降，对人类健康造成一定的威胁。基于这一现状，我国对化工企业有害气体的治理也在加大监管力度。现有的对化工企业有害物质的处理方法主要有冷凝法、吸附法、直接然烧法、催化燃烧法、吸收法和光催化氧化法，本文重点对光催化氧化法进行具体分析，提出挥发性有机气体的处理方法。
1 挥发性有机废气的处理
对于挥发性有机废气的处理，主要是在生产过程中将废气通过吸附、净化、过滤等一些方式进行处理，使原来大分子的废气逐渐转化成无毒无害的小分子。工业生产过程中产生的废气有很多种，如甲醛、乙酸乙酯、苯乙烯等，这些气体很难溶于水，而且不易处理。
2 挥发性有机废气的处理方式
2.1 冷凝法
冷凝法是将有机废气导入冷凝器，然后经过吸附、吸收、分离、冷却等方法进行处理。这样一来，在处理废气时还可以将一些含有价值的有机物进行再回收再利用，节省能源。冷凝法比较适用于有机废气浓度比较高、温度比较低的冷却设备，在药品制造和化工行业运用较多。
2.2 吸附法
吸附法主要包括直接吸附法、吸附回收法和吸附催化燃烧法。直接吸附法的主要特点耗资比较小，设备简单、容易操作。但是由于活性炭需要经常更换，所以增加了多道工业程序，导致了其费用比较高。吸附回收法主要用纤维活性炭吸附有机废气，要求纤维活性炭在接近饱和状态时，用热水蒸气进行脱附再生。这种方法要求蒸汽量必须达到一定的程度，方能满足纤维活性炭的脱附再生。吸附催化燃烧法不仅吸收了吸附法和催化燃烧法的所有优点，还在此基础上进行了优化，主要是采用蜂窝状活性炭吸附，然后进行脱附和分解，分解脱附工序完成后，废气将会进入催化燃烧床燃烧。催化燃烧床的燃烧，是一种没有火焰的燃烧，能起到更好的净化作用，然后再使活性炭进行重复使用，回收再利用，降低成本，节能减耗。吸附催化燃烧法的成本比较低，维修方便，相对于前两种方法更实用、更经济。
2.3 直接燃烧法
直接燃烧法是直接将燃料与燃油进行燃烧，操作简单，成本低，而且有害气体在加热后会转化为无害气体。
2.4 催化燃烧法
催化燃烧法主要是让废气在加热催化过程中变成无毒无害气体。这种方法操作简便，耗能小，耗资也相对较小。
2.5 吸收法
吸收法用物理吸收的方法将废气导入吸收液，然后进行净化。等到吸收液达到饱和状态的时候再进行加热、分解、冷却，对吸收液进行回收利用。这种方法主要用于温度比较低、浓度比较高的有机废气，但设备耗资相对比较高。
2.6 光催化氧化法
光催化氧化法指的是在常温、常压下，将挥发性有机废气分解成二氧化碳、水和其他有机物质的方法。光催化氧化法具有反应过程较快且没有二次污染的优点，具有很高的实用价值，已经逐渐成为处理挥发性有机物的重要方法。
3 光催化氧化法处理原理
光催化反应就是在光的作用下进行的化学反应，一般需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后发生化学反应，生成新的物质。光化学反应的活化能一般来源于光子的能量。光化学的转化法一般是比较适用的一种方法。光催化氧化法主要是光致空穴的强氧化能力和光生电子还原能力，导致半导体光催化剂引发一系列光催化反应。
3.1 光催化氧化法的反应机理
半导体粒子主要是由电子的低能价带和空的高能导带所构成的，而导带和价带之间存在禁带。经过导带价带之间的转化，会产生空穴，最后会是光生空穴，拥有较强的电子能力和氧化能力。光生空穴的氧化能力，可以将表面吸附的水分子氧化成·OH自由基，·OH自由基可以将有机物进行氧化，最后降解为二氧化碳和水。一般情况下，水能加速催化反应的进行。
3.2 光催化氧化法的动力学分析
VOC光催化降解主要是传质过程和光催化反应的一个过程。在物料传输速率的过程中，催化剂一般不受反应速率的影响。速率常数和反应废液的初始浓度有关。在催化动力学中，需要动力学的模型来促进系统的反应。一般情况下，催化反应在前期都比较稳定，在后期因为反应物的浓度逐渐下降，所以反应物扩散到氧化剂表面的速率会逐渐降低。由于反应速率很容易受到物料输送的影响，所以光催化反应速率与相对运动有密切的关系。一般情况下，可以采用加速气流速率的方法，来克服气流与催化剂之间所产生的阻力。
4 光催化过程中的影响因素
4.1 加入氧化剂
氧化剂的主要作用是推进催化反应加速进行，是一种比较理想的电子捕获剂。氧化剂在高氧化状态时，容易分解出氧以及含有热量的物质，当氧化剂和还原性的物质接触的时候，能发生剧烈的放热反应，这个时候氧化剂会表现出强烈的氧化性，能够给其他物质助燃。简而言之就是氧化剂自身不能燃烧，但是可以促进可燃物的燃烧。氧化剂的使用比较简单，容易操作。
4.2 有机污染物初始浓度影响
一般情况下，光催化氧化技术比较适合处理一些量小的有害气体，但是如果VOC初始浓度偏高，将不利于有机污染物反应的进行。三氯乙烯浓度较高，也会阻碍反应进行，造成失活现象。失活现象的主要原因是在反应过程中催化剂表面吸附了活性位。研究表明，当出现这种情况时，需要在紫外线充分照射的情况下，用不含有有机污染物的潮湿空气将反应的中间产物进行吸附，并促使中间有机污染物发生氧化，这样一来催化剂就可以再生。一般情况下，反应速率的降低是受到有机物初始浓度的影响，初始浓度提高，反应速率就会降低。这样一来不难发现，初始浓度高时，会影响光催化反应的进行。
4.3 水蒸气
研究表明，水蒸气是产生羟基自由基的重要条件。如果有机气体反应过程中没有水蒸气，将会导致催化剂活性下降，不利于反应进行，进而使催化剂表面的羟基自由基逐渐减少。由此可见，水蒸气在维持催化剂活性方面是不可缺少的一部分，但是水蒸气要保持一定的浓度，如果浓度过高的，不但不利于反应的进行，还会对反应起抑制作用。
5 结语
以上是对挥发性有机废气治理中光催化氧化法处理技术的分析对策。化工工业应该贯彻保护环境这一基本国策，做到经济效益和环保效益的统一，保护环境健康，促进经济可持续发展，努力为人民创造一个清洁优美的生活环境。
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收稿日期：2018-08-02
作者简介：姚国勤（1983-），女，江苏苏州人，苏州市吴江区环境保护局工程师，研究方向：环境管理。
