气体微波催化处理技术简介

废气治理中微波技术的应用探析作者：李杰王均德来源：《科学与财富》2015年第34期【摘要】近些年以来，随着我国的经济不断发展和改革，很多工业企业以及化工业企业都在为了满足发展的需求相继不断的扩大规模，这样就给我们的环境和生活造成一定的影响和危害，为了能够对这样的情况进行控制和掌握，我们研究发现可以通过微波技术来对一些废弃进行治理，效果比较理想，能够大大降低了废气带来的污染，微波技术在进行废气治理中，发挥着非常重要的作用和意义，科学合理使用好微波技术能够在很大意义和程度上，提高其废气治理的效率，下文中我们就主要针对废气治理中微波技术的应用前景和优势进行进一步的研究和讨论，希望能够发挥出一定的借鉴作用。

【关键词】废气治理；微波技术；前景；特点；分析微波技术始于我们二十世纪四十年代，开始主要是应用在通讯领域过程中，之后，随着在通讯领域中的得到了广泛的使用和发展，随着不断的发展和创新，现在已经被应用到了很多个领域之中，比如说，食品加工，中草药抽取，有机合成等等，可以说已经成为了多个领域发展不可获取的重要的技术手段，因为微波技术在使用过程中，能够很大程度上的降低对环境的污染，还能够将一些污染物改造成微污染物，对于一些需要加快反应速度的有机合成，微波技术还能够起到一定的加速作用，可以说在微波技术在应用过程中有很多优点，很多人都把它称为绿色化学反应技术，受到了广泛的应用和研究，下面我们我们就对其发展前景和特点进行表述。

一、废气污染的主要成分为了能够满足经济发展的需求，我国重工业以及化工业都在不断的提高生产总量，目的就是为了提高更多的价值，但是在随之发展过程中，虽然满足了经济发展的需求，但是给我们的生存环境也带来了很大的影响，为了能够更好的保护我们的生存环境，必须要制定出有效的方式方法，废气中的污染物主要成分是由NOx、SOx、重金属和碳微粒等一些污染物组合而成，这些成分对于我们的生活可以说是，百害而无一，如果我们不及时的进行治理和控制那么必然会给我们生活环境带来非常大的影响，微波技术的出现，就给其带了很大程度上的改观，微波技术能够在应用过程中，及时将有效的气体转化成无害物质，将一些有害气体进行吸附和分解，能够起到保护环境的作用。

微波无极光催化处理1. 前言空气污染已成为当今社会面临的严重问题之一。

其中，挥发性有机化合物（VOCs）的排放是造成空气污染的主要原因之一。

VOCs排放的主要来源包括汽车尾气、工业废气和室内装饰材料等。

各种先进技术被应用于VOCs的处理，其中微波无极光催化处理技术已成为一种有效的治理手段。

微波无极光催化处理技术是指在微波场作用下，通过引入催化剂，在无极光放电作用下对VOCs进行降解。

催化剂作为反应的触媒，可在低温下加速氧化反应的进程。

同时，微波能量的加入可改变反应过程中的能量状态，从而提高反应速率。

在反应中，微波能量首先经由介质被吸收，加速了催化剂周围分子的运动，从而使得分子碰撞的频率和能量增加，使得反应的催化剂更加活跃。

此外，微波也可激发无极光放电的形成，进一步提升了反应效率。

微波无极光催化处理技术在VOCs的处理中应用广泛。

它能降解多种VOCs，如苯、甲醛、乙醛、二甲苯等。

与传统的热催化处理技术相比，微波无极光催化处理技术具有反应速率高、反应性能稳定、产物选择性好等优点。

此外，微波无极光催化处理技术还能适用于低温条件下的处理，因此可以有效降低能耗和处理成本，提高经济效益和环保效益。

广泛的应用证明，微波无极光催化处理技术能够有效地降解污染物。

下面是一些微波无极光催化处理技术的实际应用案例：（1）废气处理：将含有VOCs的废气通过微波无极光催化处理技术处理后，可以将VOCs的含量降至可接受的标准。

（2）水处理：利用微波无极光催化处理技术对VOCs污染的水体进行处理，可以快速分解有机物，使得水体达到消毒的功效。

（3）食品加工：利用微波无极光催化处理技术消除食品中的自然污染物和人工添加物，以保证食品的质量和安全性。

（4）医疗卫生：将微波无极光催化处理技术应用于医疗卫生中，可以有效地杀灭微生物和病毒，保证医疗卫生的卫生标准。

5. 总结。

在化工生产工艺中存在着用热空气干燥或活化催化剂的操作单元。

巨化集团股份公司硫酸厂食添２号生产装置具有２０００ｔ／ａ的生产能力，共有１２台固定床反应器，装置的生产工艺中必须采用３５０℃的医用热空气对催化剂进行活化。

但空气加热的原有传统方法是利用电加热管或电阻炉来加热，利用这种方法将电能转化为热能的效率仅为４０％左右，而且能耗较大，温度既不均匀也不稳定，相应指标达不到技术标准。

因此如何对现有生产装置空气加热工艺系统进行技术改造是一项迫切需要解决的技术问题。

通过对加热工艺技术改造方案的研讨认证，公司采用了可编程微波源加热控制技术来加热空气，取得了较好的效果。

１空气加热工艺１．１传统加热工艺及存在的问题原生产工艺中采用的加热方式为：第一级通过蒸汽加热器将空气加热到１５０℃；第二级由电加热器将空气从１５０℃加热到３５０℃。

主要存在的问题：①采用的低压蒸汽温度Ｔ≤２００℃，热源受到限制；②第二级电加热装置共用电加热管３６支，分成３组，功率分别为３６ｋＷ、２４ｋＷ和１２ｋＷ，运行时电流约为２７０Ａ，电能转化为热能的效率仅有４０％左右，不仅能耗较大，而且温度不能达到活化一次需要７２ｈ的要求，生产效率低下。

另外，空气不能将电加热管热量及时移走，经常造成接线柱或电热丝烧毁，甚至不能使用。

１．２微波源加热工艺通过调研对原加热工艺进行了技术改进，选用４套可编程微波源加热装置替换原有的电加热装置。

每套微波源加热装置，运行时电流仅为６０Ａ左右，与常规电加热装置相比，具有加热速度快、温度均匀、全自动化控制、操作简便等优势。

微波源系统工艺流程图如图１所示。

由图１可知，新的工艺流程中取消了原蒸汽加热器和电加热器，只需要用一级微波空气加热器就能把空气从常温加热到３５０℃，能够满足催化剂活化工艺的要求。

文章编号：１００９－１８３１（２００７）０４－００３７－０２微波空气加热技术在化工催化剂活化中的应用杨子鸣１，王伯林２，沈平２，贝胜利３（１．浙江工业大学浙西分校，浙江衢州３２４０００；２．巨化股份公司硫酸厂生产部，浙江衢州３２４００４；３．华电望亭发电厂，江苏苏州２１５１５５）ＵｔｉｌｉｔｙｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅａｉｒｈｅａｔｉｎｇｏｆｃａｔａｌｙｓｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙＹＡＮＧＺｉ－ｍｉｎｇ１，ＷＡＮＧＢｏ－ｌｉｎ２，ＳＨＥＮＰｉｎｇ２，ＢＥＩＳｈｅｎｇ－ｌｉ３（１．ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｕｚｈｏｕ３２４０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｕｌｐｈｕｒｉｃＡｃｉｄＰｌａｎｔｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＪｕｈｕａＳｔｏｃｋＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｕｚｈｏｕ３２４００４，Ｃｈｉｎａ；３．ＨｕａｄｉａｎＷａｎｇｔｉｎｇＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５１５５，Ｃｈｉｎａ）收稿日期：２００７－０２－０９基金项目：２００６年度浙江省衢州市科技局立项的科研项目（２００６１０３９）作者简介：杨子鸣（１９５２—），女，浙江杭州人，副教授，主要研究方向为电力需求侧管理。

微波无极光氧催化1. 引言微波无极光氧催化是一种新型的环境友好型催化技术，具有高效、无污染、低能耗等优势。

本文将介绍微波无极光氧催化的原理、应用领域以及未来发展方向。

2. 原理微波无极光氧催化是一种利用微波辐射和无极光氧催化剂协同作用的技术。

其原理可以分为以下几个方面：2.1 微波辐射原理微波辐射是指电磁波频率在300 MHz至300 GHz之间的电磁辐射。

微波辐射能够迅速加热物质，并使物质内部产生热效应。

通过调节微波功率和辐射时间，可以实现对反应体系的精确控制。

2.2 无极光氧催化剂原理无极光氧催化剂是一种高效的催化剂，能够在常温下将有机废水中的有害物质转化为无害物质。

其主要成分是过渡金属氧化物，具有较高的催化活性和选择性。

2.3 微波无极光氧催化原理微波无极光氧催化利用微波辐射加热反应体系，使催化剂表面温度升高，增强了催化剂的活性。

同时，微波辐射还可以激发氧分子的活性，促进有机废水中有害物质的氧化反应。

由于微波加热速度快、能量利用率高，因此可以在较短时间内完成废水处理。

3. 应用领域微波无极光氧催化技术在环境保护领域具有广阔的应用前景。

以下是该技术在几个重要领域的应用示例：3.1 废水处理微波无极光氧催化技术可以有效降解废水中的有机物质和污染物。

通过调节微波功率和辐射时间，可以实现对不同种类废水的处理。

该技术具有高效、无污染、低能耗等优势，在工业废水处理中具有广泛应用前景。

3.2 大气污染治理微波无极光氧催化技术可以将大气中的有害气体转化为无害物质。

通过微波辐射和无极光氧催化剂的协同作用，可以实现对大气中的二氧化硫、一氧化碳等有害物质的高效转化。

该技术在大气污染治理中具有潜在的应用前景。

3.3 光催化材料制备微波无极光氧催化技术可以用于合成高效的光催化材料。

通过微波辐射和无极光氧催化剂的协同作用，可以实现对光催化材料表面结构和性能的调控。

该技术在环境材料领域具有广阔应用前景。

4. 发展方向微波无极光氧催化技术仍然处于发展初期，还存在一些挑战和问题需要解决。

微波技术在废气处理中的应用废气中的污染物主要指NOx、SO2、重金属、碳微粒等,这些物质对人类和整个生态环境危害极大。

利用微波技术能处理废气中的SO2和NOx,同时还能有效地收集废气中的碳微粒。

废气中除SO2和NOx 外,还有大量的N2、H2O、CO2和O2,这些物质能被5～20eV之间的电子能电离和激发,形成活性基。

微波这种高频电磁波具有高能性,可激发和电离N2、H2O、CO2、O2,形成・OH、・O2H、N・、O・、H・活性基和自由电子。

・OH、・O2H、O・又与SO2和NOx反应生成SO3和NO2。

因此,可以利用微波的高能性直接处理SO2和NOX。

如:D.Martin利用2.45GHz微波直接处理燃煤废气中的SO2和NOx,在微波辐射作用下形成的活性基与SO2和NOx结合,生成SO3和NO2,在水中形成H2SO4和HNO3,达到处理目的。

此外,在微波辐射下可采用一种易吸收微波射频(RF)能的物质为还原剂,处理废气中的SO2和 NOx。

RF能是一种能量存在的形式,它可提高化学反应的速度和效率,由于这种物质易吸收RF能,在RF能量场中温度会迅速升高,在气相和固相之间形成很高的温度梯度,而且随着RF 能加快反应速度,这种物质夺取气相氧化物中的氧速度也加快,使氧化物还原成单质。

如美国Cha公司和怀俄明州大学联合用微波脱除燃煤锅炉烟气中的SO2和NOx。

采用易吸收微波射频能的活性炭为还原剂,在RF能量场的作用下,不仅成功地使SO2还原成单质硫,NOx还原成保护气N2,碳转化为CO2,而且脱硫率达到95%以上。

采用微波技术进行脱硫脱硝,没有传统湿式石灰/石膏法存在的二次污染、设备腐蚀、工艺复杂、效率低等问题,与电子束法相比投资小、装置简单、能耗低。

因此,微波技术处理SO2和NOx必将在天然气、石油化工等领域赢得广阔的市场。

烟气中的碳微粒由于粒径极小,约为0.01～0.2μm,能长期悬浮于空气中,易于通过呼吸系统而沉积于人体肺泡内,极具致癌作用。

微波无极灯光催化废气净化技术NBL无极灯废气净化技术随着经济的发展和社会的进步,一方面越来越多的恶臭污染源出现在生活环境中,另一方面人们对生活质量的追求也在不断提高,恶臭污染已引起世界范围的广泛关注。

硫化氢气体来源广、嗅阈值低、浓度较高时会对人体健康产生严重危害,是恶臭气体中最为典型的恶臭物质。

紫外光解氧化法是一种非常有发展前景的除臭技术。

高频无极紫外灯作为一种新型紫外光源,具有节能高效、辐射强度高、使用寿命长等诸多优点。

本文采用自主研制的高频无极紫外灯光解氧化去除恶臭气体中的硫化氢,并进一步探索了去除恶臭气体中甲硫醇气体的能力。

主要研究结果如下:（1）在无极紫外灯性能的研究中发现,无极紫外灯能产生大量的臭氧,湿度为65%的室内空气以300L/min的流量通气时,泡状灯和柱形灯的臭氧产率分别为1.25g/h、0.33g/h。

实验结果表明,减少通气流量或是增加空气湿度,无极紫外灯的臭氧产率都会不同程度地下降。

（2）对不同工艺去除硫化氢的研究结果表明:当停留时间为5.8s,硫化氢初始浓度为3.1～24.6mg/m~3时,泡状灯的光解氧化作用、单独紫外光解作用、单独臭氧氧化作用三种工艺的硫化氢平均去除率分别为96.6%、31.5%、13.3%。

无极紫外灯光解氧化去除硫化氢的效率比另外两种工艺去除率的总和高38.7～65.0%,这说明紫外辐射与臭氧对硫化氢的去除存在着协同作用。

（3）从反应器出来的臭氧浓度为50～70ppm,硫化氢浓度为1.6～15.8mg/m~3的尾气在Fe_2O_3催化作用下,能将残留的硫化氢气体彻底去除,臭氧自身也能彻底分解。

（4）利用小试装置去除污泥脱除水散发的恶臭气体中的硫化氢,气体流量为500L/min（停留时间t=2.6s）,硫化氢浓度为0.8～8.2mg/m~3时,硫化氢去除率为70～90%,比去除单一硫化氢气体的效率低10%左右。

采用此装置处理污泥脱除水混合恶臭气体中的浓度为0.1～2.5mg/m~3甲硫醇气体,通气流量为500L/min时,甲硫醇的去除率也能达到90%以上。

一、技术原理：目前国内少数采用微波无极灯技术处理废气的公司，由微波激发的无极灯紫外线是目前工业应用中最强的紫外线，紫外线剂量超过65MW/CM2，185NM，176NM，173NM，154NM波长的紫外线在光谱中达到14%，电子能量达到13EV，能迅速撕裂污染物，高能离子带正电荷的氧分子团将在第一时间被裂解，成为活氧，参与更高级的氧化阶段。

在装配处理恶臭废气时，可以根据废气的摩尔浓度，控制活氧的发生量，同时根据民用和工业的要求设计无极灯的数量和活氧能力，保障并且防止臭氧剩余排放。

采用微波电磁辐射功能对废气进行微波辐射，使细胞中极性物质随高频微波场的摆动受到干扰和阻碍，引起微生物细胞的蛋白质，核酸等生物大分子受热凝固或变性失活，从而导致其突变或死亡，同时对磁共振使之产生强磁辐射对废气分子进行切割、破坏、断裂，如：氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC类，苯、甲苯、二甲苯的分子键，破坏细菌的核酸（DNA），再通过臭氧进行氧化反应，彻底达到脱臭及杀灭细菌的目的。

再利用O3对废气进行氧化反应，最后采用特制合成催化剂对废气进行光合还原反应。

可有效地杀灭细菌，将有毒有害物质破坏且改变成为低分子无害物质，如水和二氧化碳等。

二、技术特点：1、处理能力比传统技术强，可根据不同工况特制。

2、设备占地小、质量轻，如：处理10万风量的废气，设备占地只需3个平方，总质量仅为200多千克。

3、免维护：设备无需添加任何易耗材料，整体设使用寿命在5年以上，无需人工看管维护。

4、节能：设备运行过程中单台设备运行只需1～6度电，6度电可以处理10万风量的废气，真正意义上做到节能环保。

5、稳定性：整机所有配件均属于持续性材料，适用于24小时不间断运行。

6、安全性：主体设备无电路，真正实现远程智能操作，无安全隐患。

三、适用范围：氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC类，苯、甲苯、二甲苯、甲醛等多种复杂性废气。

微波光氧催化采用模块化设计，安装方便，无二次污染一、微波无极灯微波无极灯工作原理是在石英玻璃料形成的密闭壳体内填充可蒸发金属和稀有气体的混合物。

稀有气体的作用是激发放电。

当无极灯放置于微波场中，稀有气体被激发产生低压等离子体，通过等离子体放电产生热使可蒸发的金属变为蒸汽态，产生更多的等离子体，增大等离子体压力，释放更多的能量，形成更高的发光效率。

微波具有提高化学反应速率，减少反应步骤的优点。

在微波的协同作用下，微波无极灯作为光催化光源表现出令人鼓舞的光催化效果。

另外，无极灯还具有一些普通紫外灯所不具有的优点，如制造容易、价格低廉、能耗小、光强大和反应器简单等。

在现场实际运行的过程中，微波无极灯解决了现场高温、高湿度、耐酸碱腐蚀不易清洁和维护等问题，很大程度地减少现场爆炸的危险。

二、电磁场的热效应和生物效应的共同作用的结果杀菌。

微波对细菌的热效应是使蛋白质变化，使细菌失去营养，繁殖和生存的条件而死亡。

微波对细菌的生物效应是微波电场改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，细胞结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。

此外，微波能使细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸[RNA]和脱氧核糖核酸[DNA]，是由若干氢键松弛，断裂和重组，从而诱发遗传基因突变，或染色体畸变甚至断裂。

三、利用特定波长的高能UV紫外线光束迅速分解空气中的氧分子产生游离氧利用特定波长的高能UV紫外线光束迅速分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生足量臭氧。

运用高能C波紫外光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应，使恶臭气体物质其降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳。

四、利用特定波长的高能UV光束的高效杀菌能力，裂解恶臭气体中细菌的分子键利用特定波长的高能UV光束的高效杀菌能力，裂解恶臭气体中细菌的分子键，破坏细菌的核酸(DNA)，裂解恶臭气体如：氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC类，苯、甲苯、二甲苯的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，迅速降解转变成低分子化合物，如CO2、H2O等。

微波催化技术进展摘要：阐述了微波诱导催化技术的基本原理，归纳了微波诱导催化技术在大气 污染控制、水污染控制、固体废弃物处理与处置等污染治理中的应用状况及应用 实例，展望了微波诱导催化技术在污染治理领域中的应用前景。

关键词：微波诱导催化技术；环境；应用Abstract : This article expo unds the basic prin ciple of microwave in duced catalytic tech no logy, summarizes the conditions and examples in the application of air pollution control and water polluti on con trol, solid waste treatme nt and disposal polluti on con trol about the microwave in duced catalytic tech no logy ,and forecast the applicati on prospect of microwave in duced catalytic tech no logy in the field of polluti on con trol.Key words: Microwave in duced catalytic tech no logy; en vir onment; applicatio n ;引言20世纪以来，人类对资源和环境的破坏是前所未有，可以说当今重大的环境问题几乎都与化学品的生产有直接或间接的关系。

在本世纪初，环境与发展间 题是世界各国共同面临的两难选择，也是21世纪人类所面临的严峻挑战，而环 境问题的解决最终要依靠绿色化学［1-4］。

可以说，谁在实现化学绿色化和绿色植 物的化学转化技术方面领先，谁就会在 21世纪中叶的世界经济竞争中占据有利 位置。