VOC廢氣處理的處理技術(shù)辦法

 

跟著經(jīng)濟(jì)的開展，VOC廢氣對(duì)環(huán)境和人體構(gòu)成了很***的損***，怎么妥善收回與處理VOC已日益成為人們研討的焦點(diǎn)問題之一。今日就VOC廢氣處理的處理技術(shù)和辦法匯總剖析如下：

 

一：VOC廢氣處理的處理技術(shù)：

1.燃燒法

 

    關(guān)于成分雜亂、高濃度的VOC，現(xiàn)在運(yùn)用較多的辦法是燃燒法，它是經(jīng)過化學(xué)反響，將VOC中的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃02和H2O。現(xiàn)在實(shí)踐運(yùn)用的燃燒辦法主要有直接燃燒和催化燃燒，其進(jìn)程雜亂并且或許包含一系列分化、聚合及自由基反響。直接燃燒也稱為直接火焰燃燒，它是把VOC中可燃的有機(jī)物組分當(dāng)作燃料在氣流中直接燃燒，溫度一般在1100℃左右。因而，該辦法只適用于凈化有機(jī)物組分燃燒時(shí)熱值較高的VOC，因?yàn)橹灰紵龝r(shí)放出的熱量能夠補(bǔ)償散向環(huán)境中的熱量時(shí)，才干堅(jiān)持燃燒區(qū)的溫度，保持燃燒的繼續(xù)。催化燃燒是以Pt、Pd、CuO、Ni0等作為催化劑，在較低的溫度下(150～600℃)使VOC中的有機(jī)物可燃組分氧化分化成C02和H2O。催化劑的存在使有機(jī)物在燃燒時(shí)比直接燃燒法需求更少的保存時(shí)刻和更低的溫度。但因?yàn)閂OC中含有較多雜質(zhì)，很簡(jiǎn)略引起催化劑中毒，且催化劑常只針對(duì)***定類型的化合物，因而催化燃燒的廣泛運(yùn)用在必定程度上遭到了約束，也易構(gòu)成二次污染。

 

燃燒法具有功率高、處理完全、消除惡臭、污染小等長(zhǎng)處，但因?yàn)閂OC燃燒氧化的終究產(chǎn)品是C02、H2O等，因而運(yùn)用這種辦法不能收回到有用的物質(zhì)，且運(yùn)用催化燃燒時(shí)所用催化劑本錢很高，費(fèi)用******進(jìn)步。

 

2.低溫等離子體技術(shù)

    20世紀(jì)70年代，人們就開端了低溫等離子體凈化VOC的研討，現(xiàn)在有些已進(jìn)入運(yùn)用階段，但***多數(shù)尚處于研討開發(fā)階段。多年來的研討結(jié)果標(biāo)明，等離子體凈化技術(shù)是一種功率高、能耗低、適用規(guī)模廣的污染物凈化技術(shù)。它是運(yùn)用高能電子射線激活、電離、裂解VOC中各組分，然后發(fā)生氧化等一系列雜亂化學(xué)反響，將有***物轉(zhuǎn)化為無***物或有用的副產(chǎn)品的一種處理技術(shù)?，F(xiàn)在運(yùn)用的主要有電子束輻照和氣體放電2類。

(1)電子束輻照

    電子束輻照法處理VOC的實(shí)驗(yàn)研討始于20世紀(jì)90年代，主要會(huì)集在損***較嚴(yán)峻的3***類VOC：氯代烴、苯系物和多環(huán)芳烴類。其降解VOC的原理是運(yùn)用電子加速器發(fā)生高速的電子脈沖，因?yàn)殡娮邮哂休^高的能量，在其作用下VOC遭到激起，發(fā)生原子間鍵的開裂，構(gòu)成小碎片基團(tuán)和原子，電場(chǎng)激起的各種活性粒子與有機(jī)物分子和小碎片基團(tuán)發(fā)生一系列的自由基反響，終究把有機(jī)物降解為C02、C0和H20，然后抵達(dá)管理的意圖。研討標(biāo)明，跟著吸收劑量添加，VOC脫除率進(jìn)步，VOC初始濃度增***，脫除率下降，水、氧氣、氯代烴或氨的注入有助于VOC脫除率的進(jìn)步。分化進(jìn)程中無廢液、廢渣發(fā)生，并且因?yàn)殡娮雍突钚粤Ｗ优c有機(jī)物的反響時(shí)刻短，能夠完結(jié)***流量接連操作，顯現(xiàn)出杰出的技術(shù)***勢(shì)。電子束輻照處理低濃度VOC，具有功率高、能耗低、運(yùn)用規(guī)模廣、處理量***、操作簡(jiǎn)略等長(zhǎng)處，是新近開展起來的比較有出路的處理低濃度VOC的辦法之一。這種辦法的缺陷主要有：關(guān)于芳香烴類VOC，例如某些苯系物和多環(huán)芳烴等，處理作用還不是很抱負(fù)，要抵達(dá)較高的脫除率需求很高的劑量以及產(chǎn)品中或許仍含有毒有***有機(jī)物等。

(2)氣體放電

氣體放電發(fā)生等離子體主要分為以下幾種方式：輝光放電、電暈放電、介質(zhì)阻撓放電、頻射放電、微波放電，而研討較為活潑的是脈沖電暈放電發(fā)生等離子體。該法的等離子體發(fā)生機(jī)理與電子束輻照法根本共同，它是在2個(gè)不均勻的電極之間疊加一個(gè)脈沖電壓，因?yàn)槊}沖電壓的上升前沿極陡，峰寬較窄(納秒級(jí))，在極短的脈沖時(shí)刻內(nèi)，在電暈極周圍發(fā)生劇烈、高頻率的脈沖電暈放電，發(fā)生許多的高能電子和O、OH等活性粒子，對(duì)有***物質(zhì)進(jìn)行氧化、降解，終究將其轉(zhuǎn)化為無***物。與電子束輻照法比較，該法避免了電子加速器的運(yùn)用，也無須輻射屏蔽，增強(qiáng)了技術(shù)的安全性和有用性。但對(duì)脈沖電暈放電法處理VOC的研討，現(xiàn)在***多停留在實(shí)驗(yàn)室階段，一般的處理實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工

 

     ***內(nèi)外的研討標(biāo)明，脈沖電暈放電法管理VOC是一種很有出路的辦法，與慣例技術(shù)比較具有工藝簡(jiǎn)略、能耗低、流程短、可操作性***的***色，***別是在節(jié)能方面有很***的潛力，運(yùn)用規(guī)模也比較廣泛，但因?yàn)樗姆错戇M(jìn)程雜亂，遭到許多外在要素的影響，放電進(jìn)程中有或許會(huì)發(fā)生聚合反響，生成聚合物，并會(huì)生成少數(shù)不完全產(chǎn)品C0等，因而需求進(jìn)一步研討完善。

 

3.光催化降解技術(shù)

     近年來，光催化降解技術(shù)去除低濃度VOC已挨近商業(yè)化運(yùn)用階段。研討結(jié)果標(biāo)明，許多VOC均可在常溫常壓下光催化分化，包含脂肪烴、醇、醛、鹵代烴、芳烴及雜原子有機(jī)物等，因而，該技術(shù)有著較高的開發(fā)價(jià)值和寬廣的運(yùn)用，己成為VOC處理技術(shù)中一個(gè)活潑的研討方向。

 

光催化降解VOC的根本原理是在***定波長(zhǎng)光照射下，光催化劑被活化，使H20生成-OH，然后-OH將VOC氧化成CO2、H2O和無機(jī)物質(zhì)。因?yàn)闅庀嘀芯哂休^高的分子分散和質(zhì)量傳遞速率及較易進(jìn)行的鏈反響，光催化劑對(duì)一些氣相反響的光功率挨近乃至超過水相反響。日本的田中啟一和山口伸一郎等對(duì)運(yùn)用紫外線光分化氣態(tài)有機(jī)物作了研討，結(jié)果標(biāo)明，在氣體情況下，有機(jī)氯化物和氟氯碳在185 nm紫外光照射下，進(jìn)行氣相光解，2種物質(zhì)都能在極短的時(shí)刻內(nèi)分化，并且有機(jī)鹵化物的分化速度***于氟氯碳；三氯乙烯幾秒鐘內(nèi)即能分化成終究產(chǎn)品CO2、Cl2、F2及光氣等；光分化發(fā)生的醋酸等中心產(chǎn)品可經(jīng)過堿液處理或延伸停留時(shí)刻等手法終究去除。

 

光分化VOC主要有2種方式：一種是直接光照，在波長(zhǎng)合當(dāng)令，VOC分化；另一種是催化劑存鄙人，光照氣態(tài)VOC使之分化。常用的金屬氧化物光催化劑有：Fe203、W03、Cr203、ZnO、ZrO、Ti02等。因?yàn)門i02的化學(xué)性質(zhì)安穩(wěn)、催化活性高且無毒價(jià)廉、貨源充足，成為現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)研討中***常用的光催化劑之一。

    光催化降解技術(shù)主要適用于低濃度(小于1000 ppm)、氣量小的VOC的處理。其長(zhǎng)處是反響進(jìn)程快速高效、能耗低、無二次污染，但仍存在一些缺陷，如光催化反響量子產(chǎn)率比較低，催化劑對(duì)激起源***征波長(zhǎng)要求嚴(yán)苛，且當(dāng)污染物濃度高時(shí)，需求很***的催化面積而使得其與其他辦法比較變得不經(jīng)濟(jì)。

4.微生物凈化技術(shù)

    微生物凈化法是近年來開展起來的分化VOC的一種辦法，該技術(shù)已在德***、荷蘭得到規(guī)模化運(yùn)用，有機(jī)物去除率***都在90％以上。該辦法凈化VOC進(jìn)程的本質(zhì)是附著在濾料介質(zhì)中的微生物，在適合的環(huán)境條件下，運(yùn)用VOC作為炭源和動(dòng)力，保持其生命活動(dòng)，并將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)略的無機(jī)物(CO2、H2O)或細(xì)胞組成物質(zhì)的進(jìn)程。微生物凈化法處理VOC一般要閱歷3個(gè)進(jìn)程：

(1)VOC同水觸摸并溶解于水中(即由氣膜分散進(jìn)入液膜)；

(2)溶解于液膜中的VOC在濃度差的推進(jìn)下進(jìn)一步分散到生物膜，然后被其間的微生物捕獲并吸收；

(3)進(jìn)入微生物體內(nèi)的VOC在其自身的代謝進(jìn)程中作為動(dòng)力和養(yǎng)分物質(zhì)被分化，經(jīng)生物化學(xué)反響終究轉(zhuǎn)化成為無***的化合物。

依據(jù)微生物在VOC處理進(jìn)程中存在的方式，可將處理辦法分為生物洗刷法(懸浮態(tài))和生物過濾法(固著態(tài))。生物洗刷法即微生物及其養(yǎng)分物配料存在于液相中，氣相中的有機(jī)物經(jīng)過與懸浮液觸摸后轉(zhuǎn)移到液相，然后被微生物降解，其典型方式有鼓泡塔、噴淋塔及穿孔塔等生物洗刷塔。生物過濾法是微生物附著生善于固體介質(zhì)(填料)表面，VOC經(jīng)過由固體介質(zhì)構(gòu)成的固定塔層(填料層)時(shí)，被吸附、吸收，終究被微生物降解。其典型的方式有土壤、堆肥、填料等材料構(gòu)成的生物過濾塔。生物滴濾塔則一起有懸浮態(tài)和固著態(tài)的***性。

微生物凈化法一般用于處理低濃度VOC。其主要長(zhǎng)處是流程和設(shè)備較簡(jiǎn)略，一般不耗費(fèi)有用原材料，運(yùn)轉(zhuǎn)能耗和費(fèi)用較低、安全可靠、較少構(gòu)成二次污染。但因?yàn)樯错懰俾瘦^低，使設(shè)備體積較***，且有壓力丟失，對(duì)溫度和濕度改變靈敏。表1標(biāo)明晰以上處理技術(shù)的***壞。

 

二：VOC廢氣處理的處理辦法：

   VOC的收回技術(shù)主要有冷凝法、吸附法、吸收法和膜別離法。依據(jù)VOC的物理和化學(xué)性質(zhì)，挑選不同的收回辦法或幾種辦法的組合來收回VOC中的有機(jī)化合物，不只能夠減輕環(huán)境污染，還會(huì)取得必定的經(jīng)濟(jì)效益。

1.冷凝法

  冷凝法是***簡(jiǎn)略的收回VOC的辦法，它是運(yùn)用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽滿蒸氣壓這一性質(zhì)，將VOC經(jīng)過冷凝器下降到有機(jī)物的沸點(diǎn)以下，使有機(jī)物冷凝成液滴，再靠重力作用落到凝聚區(qū)下部的貯罐中，然后別離出來，設(shè)備如圖1。一般運(yùn)用的冷卻介質(zhì)主要有冷水、冷凍鹽水和液氨。該技術(shù)關(guān)于高濃度(百分之幾)、較高沸點(diǎn)、須收回的VOC具有較***的經(jīng)濟(jì)效益。該辦法所需設(shè)備和操作條件都比較簡(jiǎn)略，所收回的VOC的純度比較高，其收回率與VOC初始濃度、沸點(diǎn)有關(guān)，VOC的初始濃度越***、沸點(diǎn)越高，收回率越高，但要取得較高的收回率需選用較低溫度的冷凝介質(zhì)或選用較高的壓力。所以在實(shí)踐運(yùn)用中，冷凝法常與緊縮、吸附、吸收等進(jìn)程聯(lián)合運(yùn)用，以吸收或吸附手法濃縮VOC、以冷凝法收回該有機(jī)物，抵達(dá)經(jīng)濟(jì)且收回率較高的意圖。

 

 

2.吸附法

   已廣泛運(yùn)用于凈化室內(nèi)空氣、***氣污染管理、石油化工等范疇VOC的收回處理。它分為固定床吸附法、活動(dòng)床吸附法和濃縮輪吸附法。其原理是運(yùn)用具有密布的細(xì)孔結(jié)構(gòu)、內(nèi)表面積比較***的粒狀活性炭、炭纖維、硅膠、人工沸石等吸附劑的多孔結(jié)構(gòu)，將VOC組分吸附在固體表面，運(yùn)用吸附劑不斷吸附、脫附的循環(huán)，抵達(dá)凈化收回意圖。研討標(biāo)明，活性炭吸附VOC功能***。吸附劑吸附VOC的作用除與吸附劑自身性質(zhì)有關(guān)外還與VOC的品種、濃度、性質(zhì)以及吸附體系的溫度、壓力有關(guān)，一般來說吸附劑對(duì)VOC的吸附才干隨氣體分子量的添加而添加，低分壓的氣體比高分壓氣體更易吸附。

  吸附法適用于中低濃度、高通量VOC的收回，它具有去除功率高、凈化完全、能耗低、工藝?yán)暇?、易于推行有用等長(zhǎng)處，表現(xiàn)出杰出的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。缺陷是吸附劑的容量小，需求的吸附劑量***，設(shè)備巨***；吸附后的吸附劑不只需求定時(shí)再生處理和替換，并且在此進(jìn)程中，VOC有散逸的危險(xiǎn)；因?yàn)槿M(jìn)程的雜亂性，費(fèi)用相對(duì)較高。

     活性炭纖維是以有機(jī)化合物纖維(如聚丙烯、酚醛樹脂、 聚乙烯醇等)為根本質(zhì)料經(jīng)***別加工制成的。它是一種很細(xì)的纖維狀物質(zhì), 具有巨***的比表面積、外表面積和十分興旺的微孔結(jié)構(gòu), 纖維上有許多微孔能夠直接與有機(jī)物觸摸而不是象顆?；钚蕴磕菢右冉?jīng)過***孔、過渡孔, 才干抵達(dá)微孔, 因而, 活性炭纖維更易于吸附低濃度的VOC。與顆?；钚蕴勘容^, 其吸附有機(jī)物的才干高出115～ 210 倍, 吸附速度也快3 倍左右。因?yàn)榛钚蕴坷w維的吸附才干強(qiáng), 故吸附設(shè)備能夠小型化, 吸附劑的用量也能夠少些, 下降處理費(fèi)用?；钚蕴坷w維VOC收回設(shè)備以活性炭纖維（ACF）作為吸收劑，處理各類工廠或設(shè)備排放的含有有機(jī)溶劑(VOC）的廢氣，將其間的VOC變成液體進(jìn)行別離，并進(jìn)行收回再運(yùn)用。

 

3.吸收法

  是依據(jù)有機(jī)物類似相溶的原理，選用低蒸發(fā)或不蒸發(fā)溶劑對(duì)VOC進(jìn)行吸收，再運(yùn)用VOC分子和吸收劑物理性質(zhì)的差異進(jìn)行別離的一種辦法。一般運(yùn)用的吸收劑是高沸點(diǎn)、低蒸氣壓的油類物質(zhì)，吸收進(jìn)程是在裝有填料的吸收塔中完結(jié)的，其吸收作用主要取決于吸收劑的吸收功能和吸收設(shè)備的結(jié)構(gòu)***征。

該辦法適用于***氣量、中等濃度VOC的處理，可用于收回有用成分，但吸收劑難以選取，吸收的規(guī)模有限，并且吸收后的吸收溶液需進(jìn)一步處理，有或許構(gòu)成二次污染，費(fèi)用也較高。

 

4.膜別離法是在海水淡化研討中發(fā)現(xiàn)的一種新的高效別離辦法，它與傳統(tǒng)的冷凝法、吸附法和吸收法比較，具有流程簡(jiǎn)略，收回率高，能耗低，無二次污染等長(zhǎng)處，是一種十分有運(yùn)用遠(yuǎn)景的別離辦法。該辦法適用于中高濃度VOC(含量高于1×10-3)的別離與收回?，F(xiàn)在選用膜別離法能夠收回脂肪和芳香族碳?xì)浠衔?、含氯溶劑、酮、醛、腈、醇、胺、酸?**部分VOC，且跟著高效別離膜的開發(fā)和價(jià)格的下降，膜技術(shù)的運(yùn)用會(huì)越來越廣泛。

 

膜別離法是選用對(duì)有機(jī)化合物具有挑選性浸透的高分子膜，在必定壓力下使VOC浸透而抵達(dá)別離的意圖。一般選用中空纖維膜或板式膜。圖3為膜別離流程原理圖，它分3步完結(jié)，***先將VOC和空氣混合物緊縮，再將緊縮的混合氣流輸入冷凝器中冷卻，然后進(jìn)行膜蒸氣別離。當(dāng)VOC氣體進(jìn)入膜別離體系后，膜挑選性地讓VOC氣體經(jīng)過而被富集，脫除了VOC的氣體留在未浸透?jìng)?cè)，能夠合格排放；富集的VOC氣體可去冷凝收回體系進(jìn)行有機(jī)溶劑的收回。