VOC廢氣處理的處理技術辦法

 

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

 

一：VOC廢氣處理的處理技術：

1.燃燒法

 

    關于成分雜亂、高濃度的VOC，現(xiàn)在運用較多的辦法是燃燒法，它是經過化學反響，將VOC中的有機物轉變?yōu)镃02和H2O?，F(xiàn)在實踐運用的燃燒辦法主要有直接燃燒和催化燃燒，其進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中可燃的有機物組分當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物組分燃燒時熱值較高的VOC，因為只要燃燒時放出的熱量能夠補償散向環(huán)境中的熱量時，才干堅持燃燒區(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中的有機物可燃組分氧化分化成C02和H2O。催化劑的存在使有機物在燃燒時比直接燃燒法需求更少的保存時刻和更低的溫度。但因為VOC中含有較多雜質，很簡略引起催化劑中毒，且催化劑常只針對***定類型的化合物，因而催化燃燒的廣泛運用在必定程度上遭到了約束，也易構成二次污染。

 

燃燒法具有功率高、處理完全、消除惡臭、污染小等長處，但因為VOC燃燒氧化的終究產品是C02、H2O等，因而運用這種辦法不能收回到有用的物質，且運用催化燃燒時所用催化劑本錢很高，費用******進步。

 

2.低溫等離子體技術

    20世紀70年代，人們就開端了低溫等離子體凈化VOC的研討，現(xiàn)在有些已進入運用階段，但***多數(shù)尚處于研討開發(fā)階段。多年來的研討結果標明，等離子體凈化技術是一種功率高、能耗低、適用規(guī)模廣的污染物凈化技術。它是運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反響，將有***物轉化為無***物或有用的副產品的一種處理技術。現(xiàn)在運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的實驗研討始于20世紀90年代，主要會集在損***較嚴峻的3***類VOC：氯代烴、苯系物和多環(huán)芳烴類。其降解VOC的原理是運用電子加速器發(fā)生高速的電子脈沖，因為電子束具有較高的能量，在其作用下VOC遭到激起，發(fā)生原子間鍵的開裂，構成小碎片基團和原子，電場激起的各種活性粒子與有機物分子和小碎片基團發(fā)生一系列的自由基反響，終究把有機物降解為C02、C0和H20，然后抵達管理的意圖。研討標明，跟著吸收劑量添加，VOC脫除率進步，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脫除率的進步。分化進程中無廢液、廢渣發(fā)生，并且因為電子和活性粒子與有機物的反響時刻短，能夠完結***流量接連操作，顯現(xiàn)出杰出的技術***勢。電子束輻照處理低濃度VOC，具有功率高、能耗低、運用規(guī)模廣、處理量***、操作簡略等長處，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，要抵達較高的脫除率需求很高的劑量以及產品中或許仍含有毒有***有機物等。

(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)生機理與電子束輻照法根本共同，它是在2個不均勻的電極之間疊加一個脈沖電壓，因為脈沖電壓的上升前沿極陡，峰寬較窄(納秒級)，在極短的脈沖時刻內，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，對有***物質進行氧化、降解，終究將其轉化為無***物。與電子束輻照法比較，該法避免了電子加速器的運用，也無須輻射屏蔽，增強了技術的安全性和有用性。但對脈沖電暈放電法處理VOC的研討，現(xiàn)在***多停留在實驗室階段，一般的處理實驗設備和工

 

     ***內外的研討標明，脈沖電暈放電法管理VOC是一種很有出路的辦法，與慣例技術比較具有工藝簡略、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，運用規(guī)模也比較廣泛，但因為它的反響進程雜亂，遭到許多外在要素的影響，放電進程中有或許會發(fā)生聚合反響，生成聚合物，并會生成少數(shù)不完全產品C0等，因而需求進一步研討完善。

 

3.光催化降解技術

     近年來，光催化降解技術去除低濃度VOC已挨近商業(yè)化運用階段。研討結果標明，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、芳烴及雜原子有機物等，因而，該技術有著較高的開發(fā)價值和寬廣的運用，己成為VOC處理技術中一個活潑的研討方向。

 

光催化降解VOC的根本原理是在***定波長光照射下，光催化劑被活化，使H20生成-OH，然后-OH將VOC氧化成CO2、H2O和無機物質。因為氣相中具有較高的分子分散和質量傳遞速率及較易進行的鏈反響，光催化劑對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運用紫外線光分化氣態(tài)有機物作了研討，結果標明，在氣體情況下，有機氯化物和氟氯碳在185 nm紫外光照射下，進行氣相光解，2種物質都能在極短的時刻內分化，并且有機鹵化物的分化速度***于氟氯碳；三氯乙烯幾秒鐘內即能分化成終究產品CO2、Cl2、F2及光氣等；光分化發(fā)生的醋酸等中心產品可經過堿液處理或延伸停留時刻等手法終究去除。

 

光分化VOC主要有2種方式：一種是直接光照，在波長合當令，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。因為Ti02的化學性質安穩(wěn)、催化活性高且無毒價廉、貨源充足，成為現(xiàn)在實驗研討中***常用的光催化劑之一。

    光催化降解技術主要適用于低濃度(小于1000 ppm)、氣量小的VOC的處理。其長處是反響進程快速高效、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率比較低，催化劑對激起源***征波長要求嚴苛，且當污染物濃度高時，需求很***的催化面積而使得其與其他辦法比較變得不經濟。

4.微生物凈化技術

    微生物凈化法是近年來開展起來的分化VOC的一種辦法，該技術已在德***、荷蘭得到規(guī)?；\用，有機物去除率***都在90％以上。該辦法凈化VOC進程的本質是附著在濾料介質中的微生物，在適合的環(huán)境條件下，運用VOC作為炭源和動力，保持其生命活動，并將有機物轉化為簡略的無機物(CO2、H2O)或細胞組成物質的進程。微生物凈化法處理VOC一般要閱歷3個進程：

(1)VOC同水觸摸并溶解于水中(即由氣膜分散進入液膜)；

(2)溶解于液膜中的VOC在濃度差的推進下進一步分散到生物膜，然后被其間的微生物捕獲并吸收；

(3)進入微生物體內的VOC在其自身的代謝進程中作為動力和養(yǎng)分物質被分化，經生物化學反響終究轉化成為無***的化合物。

依據(jù)微生物在VOC處理進程中存在的方式，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，氣相中的有機物經過與懸浮液觸摸后轉移到液相，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(填料)表面，VOC經過由固體介質構成的固定塔層(填料層)時，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。其主要長處是流程和設備較簡略，一般不耗費有用原材料，運轉能耗和費用較低、安全可靠、較少構成二次污染。但因為生化反響速率較低，使設備體積較***，且有壓力丟失，對溫度和濕度改變靈敏。表1標明晰以上處理技術的***壞。

 

二：VOC廢氣處理的處理辦法：

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

1.冷凝法

  冷凝法是***簡略的收回VOC的辦法，它是運用物質在不同溫度下具有不同飽滿蒸氣壓這一性質，將VOC經過冷凝器下降到有機物的沸點以下，使有機物冷凝成液滴，再靠重力作用落到凝聚區(qū)下部的貯罐中，然后別離出來，設備如圖1。一般運用的冷卻介質主要有冷水、冷凍鹽水和液氨。該技術關于高濃度(百分之幾)、較高沸點、須收回的VOC具有較***的經濟效益。該辦法所需設備和操作條件都比較簡略，所收回的VOC的純度比較高，其收回率與VOC初始濃度、沸點有關，VOC的初始濃度越***、沸點越高，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或選用較高的壓力。所以在實踐運用中，冷凝法常與緊縮、吸附、吸收等進程聯(lián)合運用，以吸收或吸附手法濃縮VOC、以冷凝法收回該有機物，抵達經濟且收回率較高的意圖。

 

 

2.吸附法

   已廣泛運用于凈化室內空氣、***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、活動床吸附法和濃縮輪吸附法。其原理是運用具有密布的細孔結構、內表面積比較***的粒狀活性炭、炭纖維、硅膠、人工沸石等吸附劑的多孔結構，將VOC組分吸附在固體表面，運用吸附劑不斷吸附、脫附的循環(huán)，抵達凈化收回意圖。研討標明，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有關外還與VOC的品種、濃度、性質以及吸附體系的溫度、壓力有關，一般來說吸附劑對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、工藝老練、易于推行有用等長處，表現(xiàn)出杰出的環(huán)境和經濟效益。缺陷是吸附劑的容量小，需求的吸附劑量***，設備巨***；吸附后的吸附劑不只需求定時再生處理和替換，并且在此進程中，VOC有散逸的危險；因為全進程的雜亂性，費用相對較高。

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

 

3.吸收法

  是依據(jù)有機物類似相溶的原理，選用低蒸發(fā)或不蒸發(fā)溶劑對VOC進行吸收，再運用VOC分子和吸收劑物理性質的差異進行別離的一種辦法。一般運用的吸收劑是高沸點、低蒸氣壓的油類物質，吸收進程是在裝有填料的吸收塔中完結的，其吸收作用主要取決于吸收劑的吸收功能和吸收設備的結構***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一步處理，有或許構成二次污染，費用也較高。

 

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，具有流程簡略，收回率高，能耗低，無二次污染等長處，是一種十分有運用遠景的別離辦法。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氫化合物、含氯溶劑、酮、醛、腈、醇、胺、酸等***部分VOC，且跟著高效別離膜的開發(fā)和價格的下降，膜技術的運用會越來越廣泛。

 

膜別離法是選用對有機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，***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，然后進行膜蒸氣別離。當VOC氣體進入膜別離體系后，膜挑選性地讓VOC氣體經過而被富集，脫除了VOC的氣體留在未浸透側，能夠合格排放；富集的VOC氣體可去冷凝收回體系進行有機溶劑的收回。