專業廢氣處理環保設備 ，製藥行業VOCs現狀及治理技術的比較與應用
揮發性有機物（VOCs）在紫外線照射下可與大氣中的NOx發生光化學反應，產生O3等二次汙染物；同時，VOCs可與大氣中的顆粒物作用形成二次有機氣溶膠，嚴重威脅著人體及環境的健康與發展，因此VOCs是當前控制霾汙染和臭氧汙染的核心汙染物。製藥行業是集多種化學成分和化學加工於一體的化工行業，在生產過程中會使用大量溶劑，特點之一是使用低沸點、高揮發性的有機溶劑；特點之二是惡臭汙染，對附近居民的生活有諸多影響。
針對製藥行業的VOCs排放情況，我們對製藥行業VOCs排放特點、製藥行業標準以及在VOCs治理方面的優勢介紹和分享給大家。
專業廢氣處理環保設備
一、製藥行業VOCs排放特點
結合不同類型製藥工業生產工藝和排汙特點，國家環保部把製藥工業分為了以下六類：發酵類製藥工業、化學合成類製藥工業、中藥類製藥工業、提取類製藥工業、生物工程類製藥工業和混裝製劑類製藥工業。製藥工業在持續穩定發展的同時，帶來了嚴重的環境問題，其中以發酵類和化學合成類製藥工業的 VOCs 汙染最為嚴重。各種製藥方法大氣汙染物排放控制指標不同，見表1：
專業廢氣處理環保設備
二、製藥行業的國家標準和地方標準
為了貫徹《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國大氣汙染防治法》，防治環境汙染，改善環境質量，促進位藥工業生產工藝和汙染治理技術的進步，環境保護部和國家質量監督檢驗檢疫總局發布了《製藥工業大氣汙染物排放標準》徵求意見稿，新建企業自2018年1月1日起執行本標準，現有企業自2020年1月1日起執行本標準。省級或直轄市環保部門制定了製藥行業的地方標準，嚴格控制製藥企業的VOCs排放。沒有地方標準的省市，仍執行《大氣汙染物綜合排放標準》GB16297-1996和《惡臭汙染物排放標準》GB14544-1993國家標準。現有製藥行業的國家標準和地方標準比較見表2：
專業廢氣處理環保設備
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從表2可以看出製藥行業的國家標準和地方標準比較嚴格地控制VOCs排放，要比《大氣汙染物綜合排放標準》GB/T16297-1996和《惡臭汙染物排放標準》GB/T14544-1993高得多。
三、廢氣處理常用方法比較
專業廢氣處理環保設備
從表3可以看出：前四種處理方法屬於回收法，其中吸收法和吸附法對有機廢氣沒有選擇性，吸附飽和後的後處理成為難題，均成為二次汙染源物；冷凝法處理溫度越低，處理效率越好，但處理成單組分成為難題；膜分離技術在全世界共有60套處理廢氣的裝置，在廢氣上應用不多。
後五種方法均屬於焚燒法，把產生的有機廢氣氧化分解成二氧化碳和水。其中直接燃燒法能產生二次汙染物、等離子體法處理效率低、生物降解法很少用於廢氣處理等，而催化燃燒法和光催化法屬於高級氧化方法，能夠把製藥行業廢氣高效處理。
四、光解光催化技術在VOCs治理中的應用
光解光催化技術因具有佔地面積小、應用範圍廣、運行成本低、設計投資少、不產生二次汙染等優勢已被廣泛應用在VOCs廢氣治理中。利用光解光催化原理設計VOCs廢氣處理設備時，需要重視和關注八大技術要點與影響因素。
1、材料是核心
在光解光催化設備中用到的材料有兩種，一種是光催化材料，另一種是臭氧催化材料。
使用公司獨有的前驅體原位燒結技術製備的光催化材料具有多級複合納米顆粒釉狀結構，顆粒的表面裸露，比表面很大（可達100m2/g），光催化活性高；顆粒之間以共價鍵結合，顆粒之間結合力強，與基底的附著力很強，可超聲清洗不掉粉，使用壽命長。光催化材料的催化性能是市場同類產品的8-10倍，並且已經通過日本神奈川科學技術研究院的權威認證。
同時，公司通過原位燒結技術將臭氧催化劑活性成分負載到泡沫陶瓷或者蜂窩陶瓷上，高效催化分解臭氧，是市場同類產品的4.5倍，可以高效除去光解產生的臭氧並且協同高效氧化分解VOCs廢氣。
2、光解光催化降解模型
建立光解光催化VOCs降解模型，為具體應用環境提供理論和設計依據。該VOCs降解模型，可以模擬數千風量、數百ppm濃度、不同溼度、不同背底VOCs氣體、不同陣列條件下的降解性能，形成了豐富的工藝資料庫，為指導複雜工況條件下的VOCs處理系統設計提供了工藝包和解決方案。
3、光解光催化的反應機理
光解：採用高能紫外燈照射廢氣，破壞有機廢氣分子的化學鍵，使之裂解成游離狀態的原子或基團；同時通過裂解混合空氣中的氧氣，使之形成游離的氧原子並結合氧氣形成臭氧。臭氧具有強氧化性，能夠與有機廢氣被裂解生成的原子發生氧化反應生成短鏈分子、二氧化碳和水。
光催化：採用254nm紫外燈為激發光源，激發價帶上的電子（e-）躍遷到導帶，在價帶上產生相應的空穴（h+），生成具有極強氧化作用的超氧負離子和羥基自由基，將有機廢氣氧化分解成二氧化碳和水。
4、光解光催化箱體設計
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採用Ansys Fluent 6.0軟體對VOCs降解模型流場進行空氣動力學模擬，確定空氣動力學的合理性，並且確定空氣停留的時間。
5、溼度很重要
在多相光催化反應中，只有控制適宜的環境溼度，才能保證光催化在廢氣處理上快速、高效、安全的應用，因為溼度對吸附-光催化的協同淨化能力既有促進作用又有負面作用，高溼度有利於吸附態有機物的光催化去除，但與此同時也抑制了有機物在廣催化劑表面的富集吸附。
6、溫度很重要
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紫外燈管的功率輸出對溫度有很強的依賴性，控制溫度在50℃左右是最合適的。
7、前處理很重要
除塵、除油、控溼對提高光催化能力是很重要的
8、減少臭氧的排放是關鍵
使用臭氧催化劑，使臭氧分解甚至可以零排放，減少二次汙染，同時協同臭氧分解VOCs氣體。
五、催化燃燒技術在廢氣治理中的應用
催化燃燒技術是在催化燃燒催化劑的作用下，將VOCs廢氣在200~400℃的低溫條件下分解為CO2和H2O，是淨化碳氫化合物廢氣、消除惡臭的有效手段。催化燃燒技術可處理的VOCs氣體見表4。
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通過表4可以看出：催化燃燒可處理的有機廢氣種類眾多，但是在處理可聚合的烯烴和苯酚類時，需要引起設備設計者的注意；另外，由於催化劑容易在含硫、含滷的氣氛中中毒，所以只可處理低硫、低滷素濃度的廢氣或者使用耐硫、耐滷素的催化劑。為了更好地發揮催化燃燒催化劑的性能，在設計VOCs廢氣處理裝置時，需關注以下關鍵問題。
1、催化劑是關鍵
利用獨有的原材料加工技術製備的催化燃燒催化劑，具有在低溫下氧化有機廢氣效率高、壽命長等特點，原因在於催化劑比表面積大、分散性好、儲氧功能高、熱穩定性高；同時公司生產的催化劑具有貴金屬使用量少的優勢。與市場同類產品相比，具有起燃溫度低、節能的效果。圖3是不同氣體的燃燒溫度。
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特別要強調的是，在處理含氮的廢氣（包括乙腈、丙烯腈、胺類、肼類等）時，要使用氨氣分解催化劑，能夠把氮控制在氮氣而不是氮氧化物。如果使用常用的催化燃燒催化劑，將產生大量的NOx二次汙染物，這種處理情況是要絕對禁止。
2、催化燃燒反應器
設計單室催化燃燒反應器，對實驗室評測系統進行放大實驗，模擬不同風量、不同VOCs濃度、不同VOCs處理氣體、含硫和含滷素氣體、不同溼度、不同氧濃度、不同VOCs混合氣體情況下的催化效率，積累豐富的工藝數據，為具體應用環境中的設備設計提供大資料庫。
3、前處理很重要
廢氣中的粉塵、顆粒物的濃度應控制在5mg/m3以下；油霧、有機矽或有機磷應該進行通過前處理來避免。
4、催化劑使用時的注意事項
廢氣中的砷、重金屬等導致催化劑中毒成分；廢氣滷素、硫、磷等成分濃度不宜過高，應控制在滷素濃度在3ppm以下、硫化合物的濃度低於5ppm；廢氣濃度相對穩定等。
六、總結
製藥行業產生的有機廢氣種類多、產生量大、有毒有害難處理，按照國家VOCs控制要求，必須對各種有機廢氣進行治理。在製藥廢氣處理上，技術上應考慮的因素包括廢氣性質（組成、含量、溫度、壓力等）、要求的廢氣淨化效率、設備運行安全性、與生產工藝的協同性等。