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VOC废气处理的常规传统技术进展

2019-10-30 07:13:23

挥发性有机化合物,简称VOCs,是指在常压下沸点低于260℃或室温时饱和蒸汽压大于71Pa的有机化合物。VOCs的种类很多,其中常见的是用于工业溶剂的芳香烃、醇类、酉旨类和醛类。
  多数的VOCs有毒、有恶臭,甚至有致癌性,对人体和环境产生极大的危害,世界各国都通过立法不断限制VOC的排放量。
  目前VOC处理方法有非破坏性方法、破坏性方法和两者的联合方法。非破坏性方法即回收法,主要有炭吸附、变压吸附、吸收法、冷凝法及膜分离技术:一般是通过物理方法,改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离VOC;破坏性方法有直接燃烧、热氧化、催化燃烧、生物氧化、等离了体法、紫外光催化氧化法及其集成技术:主要是通过化学或生化反应,用热、光、催化剂和微生物将VOC转变成为CO2和水等无毒害的无机小分了化合物。传统上VOC的废气处理常采用吸附或吸收去除、燃烧去除等方法,近年来生物氧化、等离了体、半导体光催化剂技术得到很快的发展。
  1、冷凝法
  冷凝法是最简单的回收方法,它是将废气冷却到低于有机物的结露温度温度,使有机物冷凝成液滴而从气体中分离出来。通常该技术仅用于VOC含量高、气体量较小的有机废气的回收处理。由于大部分的VOC系易燃、易爆气体,受到爆炸极限的限制,气体中的VOC含量不会太高,所以要达到较高的回收率,需采用很低温度的冷凝介质或采用高压措施,这势必会增加设备投资和提高处理成本,因此该技术一般是作为一级处理技术并与其它技术结合使用。
  2、吸附法
  吸附法早已用于VOC的回收处理,尤其是活性炭吸附已经广泛应用于苯系物、卤代烃的吸附处理。吸附法去除VOC的原理是利用比表面积非常大的粒状活性炭、炭纤维、沸石等吸附剂的多孔结构,将VOC分了截留。当废气通过吸附床时,VOC就被吸附在孔内,使气体得到净化。吸附法又分为固定床吸附法、流动床吸附法和浓缩轮吸附法。目前应用最多、最成熟的方法是蜂窝轮浓缩法。蜂窝轮连续不断将低浓度、大气量废气中的VOC吸附,再用小风量的热风脱附得到高浓度的废气,这样在一个系统内就可以完成吸附和脱附操作,大大降低了设备投资,具有去除率高的优点。但存在投资后运行费用较高且有产生二次污染的缺陷。
  3、吸收法
  吸收法是采用低挥发或不挥发溶剂对VOC进行吸收,然后利用VOC与吸收剂物理性质的差异将二者分离的净化方法。该法适合于浓度高、温度较低和压力较高的VOC废气的净化。吸收效果主要取决于吸收剂的性能和吸收设备的结构特征。吸收剂选取的原则是:对VOC溶解度大、选择性强、蒸汽压低、无毒及化学稳定性好等。常用的吸收剂为柴油、煤油、水和其他溶剂。当吸收液为水时,采用精馏处理就可以回收有机溶剂;当为非水溶剂时,考虑到回收成本,需进行吸收剂的再生,而且同样存在二次污染的问题。
  4、燃烧法
  燃烧法是利用VOC易燃烧性质进行处理的一种方法。化工、喷漆、绝缘材料等行业所排出的有机废气广泛采用燃烧法净化。根据燃烧工艺的不同,燃烧法分为直接燃烧法、热力燃烧法和催化燃烧法。
  直接燃烧法,又称火焰燃烧法,它是把可燃的VOC污染物当作燃料来燃烧的一种方法。该法适合处理高浓度VOC废气,燃烧温度控制在1100℃以上,去除率达95%以上。
  热力燃烧法是在废气中VOC浓度低时添加燃料以帮助其燃烧的方法。在热力燃烧中,被净化的废气不是作为燃料,而是作为提供氧气的辅燃气体;当废气中氧的含量较低时,需要加入空气来辅燃。热力燃烧所需的温度较直接燃烧低,大约为540-820℃。
  催化燃烧是在催化燃烧设备中使用合适的催化剂,使废气中的有机物在较低温度下氧化分解的方法。
  它净化有机物是用铂、把等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰,操作温度较热氧化低一半,通常为250-500℃。由于温度降低,允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料,大大降低催化燃烧装置费用和操作费用。