1、2006年全国臭氧专业年会论文集-臭氧高级氧化技术在恶臭气体处理中的应用李雄飞杨伟君张家港圣鑫环保科技有限公司圣鑫环保技术应用研究所摘要I臭氧高级氧化技术具有能耗低、处理效率高、不产生二次污染等优点备受人们的关注。从挥发性有机物：硫化氢的脱除、净化处理中的应用状况进行了总结，介绍了臭氧高级氧化技术工程实例及应用状况。关键词：臭氧高级氧化技术作用机理废气处理前言随着经济的快速发展，世界环境日益恶化。在城镇粘胶纤维厂、城市生活垃圾处理中转站经常伴有大风量、高低不同浓度的有机废气和恶臭气体产生，排向大气的污染物快速增长。然而这些气体中一般含有有毒气体硫化氢等化学成分和致癌物质，不仅仅造成了对空气污染
2、，还影响了周围空气环境和居民的生活与健康。近年来，我国政府对环境治理非常重视，治理的力度在不断加大，对废气治理的法规不断出台。保护人们赖以生存的环境是我们每一个地球上公民的应尽义务和责任。 在环境废气治理方面，目前国内主要方法有：生物和微生物法、吸附和化学洗涤法来进行处理，主要集中在美洲、欧洲，少部份在亚洲和中东地区。采用臭氧高级氧化技术处理恶臭气体，臭氧在杀菌、消毒、与有害物质反应后，其最终生成物是H20和C02。复合光子是一种电磁波。它能使分子或原子电离，使物体产生化学反应。除电力、水耗外，不消耗其他原料，不带来二次污染，无需要二次处理。圣鑫环保科技公司在有机废气和恶臭气体采用臭氧高级氧化
3、技术处理方面，获得了成功。1臭氧高级氧化技术作用机理臭氧高级氧化，是利用复合光子与臭氧氧化技术结合提高氧化能力的技术。臭氧在复杂的反应过程中得到复合光子的促进，产生等多的OH、H202、03。，与挥发性有机物发生一系列的反应，有机物分子最终被氧化降解为C02、和H：O，去除率的高低与臭氧产生量、浓度、复合光子能量有关。文献资料介绍，羟基OH具有极强的氧化能力。在臭氧氧化分解中，臭氧在直接反应作用低于间接反应，特别是对异臭物质的分解，在PH70条件下，90是由OH的间接反应完成的。在单独臭氧作用下，臭氧在水中的反应如下图所示，其中A和x都是有机物质。中国工业经济联合会臭氧专业委员会1552006
4、年全国臭氧专业年会论文集_-_文献介绍对腐质酸物质TOC(总有机碳)臭氧+UV与单独臭氧处理效果提高显著：反应lOmin高15；20min高25；30rain高38。11复合离子照射法利用复合离子照射干燥的氧气，使一部分氧分子被激活离解成氧原子，进而形成臭氧。产生机理如下：02+hr-20+hvO+02+M_03+Mllr光子M气体中的其他分子12臭氧发生器放电体介质阻挡放电法也称为无声放电法简称为DBD法，是通过交变高电场在气体中产生电晕，电晕中的自由高能电子离解氧分子，经碰撞聚合为臭氧分子。02+“-+20+e-0l+02+M_03+M+热e+高能电子，e为低能电子M为气隙中的任何其他分子
5、。臭氧分子和其他粒子发生碰撞，分解反应：03+O_202-。-。中国工业经济联合会臭氧专业委员会1562006年全国臭氧专业年会论文集o-_-_03+e1，02+O+e1从以上的过程可以看出，生成臭氧的反应是可逆反应。当臭氧生成和分解处于相对平衡时，气隙内臭氧浓度达到某一限值这就决定了某种臭氧发生器的臭氧产生量。介质阻挡放电法具有能耗相对较低、单机臭氧产量大，气源可用干燥空气、氧气或含氧浓度较高的富氧气体，因此工业上合成臭氧大多采用此法。2 臭氧气体的雾化把臭氧气体溶于水中常用的方法曝气塔、丘里射流器、混合泵等。目前尼可尼混合泵，效果较好，但水与气的比例为lQ l即lm3的臭氧气要充分溶解于水
6、中，必须消耗10m3的水。这对于几千立方米的臭氧气体的工程。臭氧水喷淋的方式，看来不现实。从国内的各种传统的混合方法比较中，要把大流量的臭氧气体要充分溶解水中，传统的曝气、文丘里射流器。气液混合泵的方法，要耗损大量的水，混合泵又耗电力。故必须反过来以气为主，水为辅。其氧化过程包括可以同时发生的直接和间接的反应。03+H20H202+02H202啼2OH03_+02+OO+H202OHOH羟基氧，一是氧化还原电位为280Ve，明显的高于臭氧的氧化还原电位是207Ve。我公司研制的高效雾化装置，气与水的比例为400：1恰好解决了上述难题。3 高级氧化技术在有机废气工程中的应用以臭氧为核心，把高浓度
7、的臭氧气体进行雾化，再进行复合离子光催化、产生高级氧化物质、高速率与废气中的H2S、CS：、C02催化氧化以达到分解、降解有害物质的目的。反应机理；02+高能电子-,20+低能电子O+0203形成羟基氧；03+H20_+H202+02H202-+2OH 03+H202OH+02与H2S作用；3H2S+403_3H2S04。-。中国工业经济联合会臭氧专业委员会1572006年全国臭氧专业年会论文集-_-_-_H2S+03一H20+S022H2S+60H-*2H2S03+3H2 f与CS2作用；CS2+03-C02+2SCS2+60+2H20C02+2H2SOsCS2+2OH-*C02+n2s03
8、CS2+4OH2H2S+C02+02臭氧经雾化、再复合离子光催化后，反应速度提高10000倍，其效果为单独臭氧与复合离子作用的总和还好的情况。通过激发或电离将能量转移到分子或原子中去，那些获得能量的分子或原子被激发，同时有部分分子被电离，生成大量的活性基团，介质放电产生的大量携能电子和活性基团轰击污染物分子，使其氧化、电离、离解和激发，然后引发一系列复杂的物理、化学反应，使复杂大分子污染物转变为简单的小分子物质，从而使污染物得以降解去除。大量的携能电子反应生成活性基团，又可以为反应提供所需的能量，促使反应不断进行。这种自由基会产生协同作用，这些活性粒子可诱导许多氧化反应，。从而达到消除臭味的目
9、的。使高空排放气体达到国家所规定的排放标准。4 国内臭氧发生器的技术水平国内已有许多臭氧发生器的生产厂家，其中有些单位在技术上没有研发能力和测试手段，不合理的结构设计，造成糸统不能正常运行，在销售上，采用虚假的宣传方法，夸大臭氧产量等等，在使用上，不能对用户进行有效的技术指导和维护。这些，都妨碍了臭氧产业的推广和应用。目前，国内己涌现出一些拥有自主知识产权的臭氧发生器厂家，并拥有自己的研发队伍。我公司己研制出介电材料采用高分子材料的臭氧发生器，具有良好的机械性能，与传统的介电材料(玻璃、搪瓷、陶瓷)有着本质的区别，它的特点是：介电常数28Q损耗角25x10一气体积电阻率1014Qcm绝缘强度1
10、020kVmm密度399cm3。整机以PLC为控制核心，fl皂24d,时不间断运行，具有各项连锁保护功能的臭氧设备，在多项工程中已成功应用。5 废气治理工程实例江苏某集团科技股份有限公司化纤厂，自1992年创建至今经营历史已有十二年，2004年获国家火炬计划重点高新技术企业认定，国家大型一档企业、全国乡镇企业500强，在业内唯一荣膺国家重点高新技术企业认定，主导产品粘胶短纤是重要的纺织原料，目前具有年生产能力5万吨。公司在生产粘胶短纤过程中，所产生的H：S气体，经然烧处理，其余车间的废气均采用抽风、管道、集气房经烟囱高空排放，造成排放浓度超标。依据国家环保部门颁发的GBl455493恶臭中国工
11、业经济联合会臭氧专业委员会1582006年全国臭氧专业年会论文集污染物厂界标准、GB 309596中国大气环境质量标准、GBl3223大气污染物排放标准等相关规定，经过认真的考察、分折、论证，决定采甩臭氧高级氧化技术来治理降解H：S，要求24小时不问断运行，达到改善环境，保护杯境的自的。51废气流量、废气主要成分及含量废气流量：30万m3m废气主要成分：H2S、废气浓度H2S： 1200ppm废气含量： H2S1 1 12mgm3废气中H2S总量：336kgh、 管道内的废气温度为35-400C 管道内的废气压力为常压。52臭氧投加量及处理方案根据上H2S述废气的流量及浓度，臭氧投量为5kgh
12、，实验证明臭氧经高级氧化后，羟基氧OH的氧化能力为单独臭氧的1010000倍。在处理方案采用多级雾化处理，生成氧化力更强的羟基氧，快速的与H2S反应，使H2S得到有效的降解。工艺流程示意图如下：中国工业经济联合会臭氧专业委员会1592006年全国臭氧专业年会论文集采用臭氧高级氧化技术来治理高浓度硫化氢等有机废气，不造成对环境的二次污染，有效的氧化分解高浓度硫化氢废气可达到和超过90以上。该项目工程经张家港市环保局监测(2006)环监(气)字第(219)号结果，达到国家GBl4554-93恶臭污染物排放标准所规定的排放标准。6 结语臭氧高级氧化技术来治理不同浓度的有机废气和恶臭气体，效果明显，在国内尚属于新技术，近几年来，我国在环境保护，生态平衡，净化空气当中，投入了相当的人力、物力和资金。预测到今后几年以内，废气、恶臭气体处理将广泛地得到普及性，臭氧高级氧化技术具有很广泛的应用领域，市场前景是广阔，环保产业发展一定前程似锦。IoOo-中国工业经济联合会臭氧专业委员会160臭氧高级氧化技术在恶臭气体处理中的应用作者： 李雄飞， 杨伟君作者单位： 李雄飞(张家港圣鑫环保科技有限公司)， 杨伟君(圣鑫环保技术应用研究所)本文链接：http:/
