染料化工VOCs 废气降解催化剂的研究及应用

姜兴中

(浙江龙盛集团股份有限公司，浙江 绍兴 312300)

0 引言

我国虽然有很多能够降解VOCs 废气的方法，空气污染也比之前有了大的改善，但是还需要针对VOCs 废气治理寻找更有效的解决办法，研究更多合理的VOCs 废气解决技术，减轻废气排放的危害。引入催化剂技术降解染料化工行业产生的VOCs 废气，治理的效果比较突出。

1 染料化工的内容

染料化工即化学染料制造业，属于精细化工领域的一个重要分支。我国染料制造主要包括：活性染料、还原染料、分散染料等。在生产这些产品的时候都会产生废气。染料化工废气的主要特点就是VOCs 浓度非常高，里面含有的成分非常复杂、易燃易爆物质较多。废气中多含有较难分解的物质和一些油状物质，且VOCs 废气出现之后还会和某些芳香烃化合物在阳光下进行反应形成二次污染，破坏生态环境。VOCs 废气的出现能够形成臭氧和PM2.5污染物，是雾霾中的重要角色。

前几年，全国各地的雾霾事件频频发生，VOCs 废气排放量呈直线增长的趋势。为了进一步改善我国的环境和空气质量，国家十分重视VOCs 废气的排放情况，在发布的《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》中提到一定要有针对性的使用一些先进技术处理VOCs 废气排放，各地方要重视VOCs 废气的排放管理，尽量从源头减少VOCs 废气产生，提高空气质量和提升人民生活幸福水平。

2 VOCs控制方法和处理技术

VOCs 控制方法主要包括以下几种：源头削减、过程控制、末端治理。源头削减就是使用环保型的原料保证VOCs 不出现泄漏情况，从根源降低VOCs 的排放；过程控制就是在生产过程中增加收集废气的设备，通过减少生产运行中的一些无组织排放等手段对可能会出现泄漏的地方进行检测和维修，还可以通过回收的形式减少挥发性有机物的排放；末端治理就是回收和分解已经产生的VOCs。因为VOCs 的组成非常的复杂，所以在处理的时候需要根据实际污染物的特点和排放特点来选择合适的治理方法。

3 目前我国VOCs废气治理情况和存在的问题

3.1 废物回收利用的冷却凝固治理技术

冷却凝固治理技术是现在最常见的废气治理技术，主要就是通过气体变成液体的方式分离废气中的有害物质和VOCs有机物，既保证了VOCs 有机物被回收利用，又能把有害的物质处理掉。冷却凝固治理技术操作简单，但是对于含量低的VOCs 不能用此方法进行分离，所以能够看出冷却凝固治理技术不能用在大面积的VOCs 废气处理上。

3.2 燃烧毁灭式治理技术

燃烧毁灭式治理技术就是通过燃烧的方式分解VOCs 废气。在分解的时候主要有以下几种方法：(1)直接把VOCs 废气当作可燃物进行燃烧，这种方式的优点就是效率快，但是缺点就是对含量少的VOCs 废气不能使用；(2)把VOCs 废气当作一种辅助材料进行使用，通过提高燃烧速度的方式进行处理，但是这种方式的缺点就是在使用的时候会花费很多成本；(3)催化燃烧法：就是通过催化剂的方式进行分解，这种方式的优点就是能够减少人力和物力，现在被广泛的应用在降解VOCs 废气上。

3.3 水溶解式治理技术

水溶解式治理技术就是通过水溶解的方法把一些微生物通过新陈代谢的方式变成无害物质，这种方法操作非常方便，但是有一个缺点就是在使用的时候会浪费很多水资源，所以只能用于小面积的VOCs 废气处理。

4 染料化工VOCs废气降解催化剂

上述传统的VOCs 废气处理方法都有一定的缺点。有的处理方法本身可能造成新的污染，有的则是处理效率比较低，难以达到满意效果。为了解决这些缺点，人们研究出了运用催化剂降解方法来对有机废气进行净化处理。主要的原理就是通过催化剂转化的方法把有机物转变成无害的二氧化碳和水。

用于染料化工VOCs 废气降解的催化剂主要由催化组分和载体两部分构成；催化组分就是第IA 族、第IB 族的混合物，而载体就是一种改性硅藻土。改性硅藻土在制备的时候主要有以下几个步骤：(1)首先把硅藻土在高温下进行煅烧，煅烧时间至少在4个小时以上，煅烧完成之后在进行冷却处理，冷却之后还需要用醋酸浸泡18个小时，浸泡完成之后进行压榨处理；(2)把椰壳活性炭和吸水树脂混在一起，变成混合溶液；(3)把碳酸钠和柠檬酸混合在一起变成另外一种混合溶液；(4)把两种混合溶液和氧化铝一种放在水中反应24小时，反应结束之后加入准备好的硅藻土，在超声波震荡反应中反应10分钟，之后在进行离心→分离→洗涤等操作，最后在高温下进行干燥处理。

染料化工VOCs 废气降解的催化剂中包括钾元素、钠元素、锆元素、钼元素等。降解催化剂在制备的时候需要进行以下几个步骤：首先就是要把需要的物质制成溶液之后浸渍改性的硅藻土，浸渍时间在24小时左右，然后在高温下干燥8个小时，最后在焙烧5个小时就能够获得催化剂，主要注意的是把催化剂分配成溶液的时候需要在室温下进行超声搅拌。

5 染料化工VOCs废气降解催化剂的类型和性能要求

现在染料化工VOCs 废气降解的催化剂主要分为贵金属催化剂和非金属催化剂两种，贵金属催化剂价格比较高，所以在使用的时候不能产业化，另一种非金属催化剂成本比较低，能够代替贵金属催化剂使用在平时生产中。催化燃烧的时候需要催化剂在使用的时候既需要有一定的活性，又需要能够保证其工作的热稳定性，这样催化剂才能在催化燃烧中发挥作用。

6 染料化工VOCs废气降解催化剂的应用

催化剂降解处理的方式就是在催化剂存在的条件下，通过高温处理，催化剂作用于VOCs 废气，使其降解转化为无害的二氧化碳和水。在进行转化的时候使用的一般都是低成本的非贵金属催化剂，一般是由CuO、锆、铜锰尖晶石等组成，这类催化剂在使用的时候能够提高催化活性、延长催化剂的使用寿命，同时有非常好的耐高温性能，有效利用率非常高。

7 未来废气治理的发展方向和技术应用

(1)VOCs 废气通过一些先进的技术转换成生物分子。近几年我国在废气治理技术上取得了很多进展，也能够用生物分子转化的方式去除VOCs 废气，这种方法在使用的时候能够真正的变废为宝，把不能使用的VOCs 废气变成可利用的无害物质。

(2)通过有害物质提取和隔离法治理的方法处理VOCs 废气。隔离法在使用的时候能够把除去废气之外的其他有机物质进行充分的回收处理，减少气体对环境的污染。但是因为这项技术在使用的时候会需要很多成本，所以一般都用在一些大型的工业领域上。随着我国经济的不断发展和更新，未来这种技术也有被广泛应用的可能。

(3)利用光进行催化分解式治理的方法处理VOCs 废气。催化剂方法治理废气使用成本比较低，有非常强的安全性，是目前为止效果较好、技术比较先进的一种治理手段。随着技术的不断发展，引入纳米技术进行光催化分解VOCs 废气的技术日益成熟，这种技术更加节能、环保。纳米技术在催化剂的使用是未来一段时期内业界关注的一个热点。

8 结语

总而言之，VOCs 废气污染性强、毒性强，在染料化工生产的时候降解VOCs 废气是非常重要的治污工作，人们需要对其进行持续不断的研究。要把环境污染降到最低，还给人们一个美好的家园。