技术简要描述:

通过集成功能炭材料与高效光电催化技术，控制工业废气及氮氧化物气体污染。污染物经功能炭材料吸附氧化后进入光电催化处理单元处理。功能炭材料选择具有属地特征的生物质制备，改性赋予其吸附和氧化还原性能；高效光电催化技术是施加小偏压于光催化体系，可极大提高去除率及催化剂的持久性。技术特点是利用属地特征的生物质制备功能炭材料及先进的气相光电催化技术；关键设备为炭质材料填充的三相反应器及气相光电催化反应器。

技术提供单位:

华中科技大学

技术信息:

设备外壳采用2mm厚304不锈钢焊制。尺寸3800*2200*2000。预处理风量40000m3/h。配置LED灯源。

商业应用情况:

无

希望在技术转移过程中得到的帮助/支持:

无

设备投资:

废气治理投资主要包括两部分：设备购置和设备运行。 动力系统：风机、电气配套设备 集气系统：集气罩、通风管道、排气筒 净化设备：炭质材料填料塔、光催化氧化设备 耗材：炭质材料、光氧灯管和催化板 处理风量4万 m3/h 主设备：填料塔、光催化氧化设备等，共16万； 风管及配件：7万； 风机和辅材：9万； 电控系统 ：7万； 安装及杂项：9万； 税金： 7.15万 总价：55.15万 炭材料每半年维护、光催化氧化设备每年维护一次。

年运行维护费用:

运行费用主要包括电费、水费、药剂费、人工维护费及其他费用。系统总功率55 kW，电费功率系数按 0.80计取，电费 0.65 元/（kW•h），8 小时运行，年运行 300 天，废气治理设备年用电费约为 10.7 万元；水费按照 3.5 元/吨，年运行 300 天计算，其中炭质三相填料塔中循环水需要半个月更换一次，每次更换需 10 m3，则年换水量需要：10×2×12=240（吨）, 年水费：240×3.5 =0.084 万元；炭质材料三相填料塔中喷淋液为10 mmol/L亚硫酸盐溶液，亚硫酸盐年用量为0.39 t，亚硫酸盐按照4000 元/吨，则药剂费为0.39×0.4=0.16 万元；废渣按照每年产生量为 1 吨，折合每吨固废处理费用为 0.8 万元；炭材料每年维护费1万元，光催化每年维护费0.5万元，以及人工费10万/人年×2人年= 20 万元年维护运行总费用合计约为 33.24 万元。

投资回收期:

本项目隶属气体污染控制及修复技术，其效益主要体现在环境及社会效益方面，也即“金山银山不如绿水青山”。 另一方面，与目前成熟的活性炭吸附-光催化联用废气处理技术相比，本技术采用先进的功能炭代替活性炭，先进的气体光电催化技术代替传统光催化技术，高效技术的联用在取得同样净化效果的同时，其一次性投入和年运行费可分别节约12%和26%。

附加效益:

光催化废气治理投资主要包括两部分：设备购置和设备运行。处理废气量4万m3/h设备购置费约60~80万元，其中光催化氧化、吸收塔和活性炭吸附投资分别约占总投资的15%、10%和12%，系统净化率在60%-90%不等。功能炭材料集成光电催化工业废气处理技术初始投资主要包括光电催化设备、功能性炭质材料三相填料塔及其配套设备。其中炭质材料三相填料塔集成了喷淋、吸附和氧化还原功能，与传统光催化基废气治理技术相比，去除活性炭吸附设备，系统初始投资直接消减12%。废气处理技术设备运行费包括电费、水费、材料维护费。 现有典型4万m3/h处理量废气处理系统总功率约75 kW，光电催化工业废气处理技术使用浅紫外LED光源，功率减小20 kW，节约电费3.9 万元/年。现有废气处理技术每年活性炭费用12.6万元，且需将活性炭作为危废处置；而功能性炭质材料具有自清洁功能，更换周期长，平均维护费1万元/年，节省活性炭维护11.6万元/年。传统喷淋-活性炭吸附-光催化氧化技术年运行费用为44.9 万元/年，而功能炭材料集成光电催化工业废气处理技术年维护运行总费用合计约为 33.24 万元，年运行费用消减约26%。

综合效益:

依照《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996 ）检测气态污染物，VOCs 等污染物的净化率＞90%。

障碍对技术转移影响等级:

无

技术成熟度:

吸附-光催化联用技术安全有效，建设、运行成本低，占地面积小，是一种在国际上广泛采用的工业废气处理技术。经过近20年的工业实践，建立起了完善的工艺路线、设备及系统集成，其市场占有额在我国更高达45%以上。本项目将两大核心专利技术植入已有工艺及设备，利用属地材料、因地制宜，提高效率的同时降低成本。

技术适用性:

功能炭材料集成光电催化废气处理技术，可充分耦合“一带一路”地域特点的丰富生物质为基质制备功能性炭材料，实现对污染物的吸附及氧化还原；同时，“一带一路”地区稀土氧化物储量丰富，结合我国半导体行业技术，实现先进低成本的光电催化剂生产。该技术不涉及高端制造，与“一带一路”国家上下游技术链条具有良好的匹配关系。协同技术适用于诸多工业过程释放的低浓度废气净化，尤其适用于太阳能资源充足的“一带一路”沿线国家。

技术稳定性:

在国内，炭材料及光催化气体污染物集成控制基础技术已广泛应用于多种工业过程产生的废气及氮氧化物治理，有包括本项目的合作方武汉风百顺环保净化通风设备有限公司在内的多家环保企业掌握类似技术，并经过了长期的工程实践。本项目是对核心技术的改良，立足“一带一路”沿线国家自身特点，采用属地生物质制备高效炭材料，并采用最先进气相光电催化技术，以降低一次性投入及运行成本，建设更加符合“一带一路”沿线国家国情的环保技术。光催化是一种利用光能转化为化学能的污染物控制技术，丰沛的太阳光资源有利于技术的发挥与实施。

技术安全性:

炭材料及光催化气体污染物集成控制是一项绿色环保，在运行过程中不产生二次污染，不涉及易燃易爆高毒性物质泄露等环境、安全事故风险；炭质材料可选用具有属地特征的生物质制备，光催化材料由含Ti物质及稀土氧化物等制备得到，不存在上游资源限制、配套设施不完善、市场接受度不高等系统风险。

技术转移推广障碍:

无

知识产权转让:

（一）多家单位联合开发的，需同时注明。 武汉风百顺环保净化通风设备有限公司。 （二）取得专利等知识产权的，需注明专利号。 （三）如为国家科技计划项目成果，需注明项目课题来源。 其中部分成果来自与日本的国合项目“2016YFE0126300”。 （四）有多家单位参与技术研发的，需进行判断后选择有代表性的单位列举其名称。 武汉风百顺环保净化通风设备有限公司。 （五）重点关注国内知识产权技术，对国外引进的技术要求已实现国产化。