2.2光催化降解技术

　　纳米TiO2光是一种光触媒，光触媒就是使用光的能量在某种媒介上使有害气体发生分解反应。采用TiO2半导体纳米材料及紫外光，其工作原理是通过光催化氧化反应净化消除挥发性有机气体。所谓光催化氧化反应，就是让特定波长的光照射纳米TiO2半导体材料，可以激发出/电子-空穴0对(一种高能粒子)，这种/电子-空穴0和周围的水、氧气发生反应后，就产生了具有极强氧化能力的自由基活性物质，可将气体中的甲醛、苯、氨气、硫化氢等有害污染物氧化、分解成CO2、H2O等无毒无味的物质。故不存在吸附饱和和二次污染问题。光催化净化法自1988年国际首例光催化净化装置以来，该方法只应用于消除半封闭或封闭空间微量有害气体的除臭或杀菌，首次应用光催化净化法治理废气污染是在解决珠江三角洲某饲料厂的恶臭问题。光催化降解有机污染物比较完全，最终生成CO2和无机物。因此，光催化净化技术被认为是具有广阔应用前景的新净化技术。

　　珠江三角洲某饲料厂用光催化降解技术处理恶臭问题，饲料工业的废气主要化学组成为各类烯烃、醛类、脂肪酸类、甲基酮类、芳香族化合物等等。该工程工艺设计以光催化氧化单元为中心，使用防水防油的布袋除尘器对废气进行预处理，光源采用紫外线杀菌灯作为人工光源，纳米二氧化钛作为光催化剂。工艺流程图如图3所示。

　　图3  饲料工业废气去除示意图

　　工艺操作参数：

　　1.布袋除尘器。为防止废气中的颗粒物对光源和光催化剂的覆盖黏结，必须对废气进行预处理，除去其中的颗粒物，以减轻光催化氧化单元的处理负荷。除尘单元选用脉冲袋式除尘器，过滤滤速为2m/min，滤层阻力1200~1500Pa。

　　2.风机。选用3台型号为4-68-6.3的风机，除尘器负压运行，光催化单元正压运行。

　　3.稳流室。稳定进气的浓度与风速以提高后设备的处理效率，废气在该室中的流速小于3m/s。

　　4.光催化氧化装置。光催化氧化室是处理的主体单元，废气在该装置的截面流速为1.5m/s，停留时间为1.73s。催化剂纳米TiO2粉体负载在纤维材料上。

　　5.吸附室。用于进一步吸附分解有机废气，提高净化效率，废气的截面流速为1.5m/s，滤层初阻力为34Pa，终阻力为250Pa。光催化氧化法治理废气，有投资少，运行费用低，无二次污染的优点。由于其对进气中颗粒物的浓度要求较高，因此一般和布袋除尘器组合使用。

　　2.3膜技术

　　膜分离是选用人工合成的或天然的膜材料为隔障，来分离混合气体或液体的过程。该法是一种新的高效分离方法。用膜分离法可回收的有机物包括脂肪族和芳香族化合物，卤代烃、醛、酮、腈、酚、醇、胺、酯等。该法最适合处理有机物浓度较高的废气，回收效率可以达到97%以上。膜分离技术的传统工艺如图4所示。

　　图4  典型膜分离工艺回收有机废气

　　有机废气进入压缩机压缩后进入冷凝器中冷凝，其中冷凝下来的有机物可以回收，余下未冷凝的部分通过膜分离单元分成两股，一部分回流至压缩机，另一部分直接从系统中排出。为保证渗透过程的进行，膜的进料侧压力需高于渗透后气流的侧压力。膜分离法回收有机气体最早使用于汽油回收方面。日本东电和日本钢管公司回收汽油蒸汽的膜分离装置从1988年开始投入运行，至1998年报道止，这些装置运行良好，分离膜未出现更换情况，最长使用时间已经超过9a。美国在膜法回收有机气体上也已有不少应用实例。我国在膜法回收有机气体方面的研究起步较晚，尚无工业运行装置，中科院大连化物所和浙江大学等都在积极研究和开发此类有机气体回收装置。