揮發(fā)性有機(jī)物(VolatileOrganicCompound)簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs主要來(lái)自石油化工行業(yè)的排放氣、洗滌用含氯體系有機(jī)物及涂料體系的有機(jī)溶劑。VOCs排放到大氣中會(huì)引起健康,環(huán)境、安全等一系列問(wèn)題。有機(jī)溶劑當(dāng)揮發(fā)至大氣中時(shí)，無(wú)法被環(huán)境所分解，故其對(duì)環(huán)境的危害不僅止于居住于使用涂料的人們。以涂料為例,有機(jī)揮發(fā)化合物（VOCs）在涂裝剛完工時(shí)可以揮發(fā)約百分之95-97%，但后面的2-5%要在后續(xù)幾年才會(huì)釋出，讓生活期間的民眾長(zhǎng)期曝露在有毒環(huán)境中，這不是一般放個(gè)鳳梨、木炭就能消除氣味所能解決的。這些揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)含有芳烴(甲苯、二甲苯、三甲苯等)、乙酸乙酯、丙酮......等化學(xué)物質(zhì)，會(huì)危害中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝、腎、眼、鼻、喉等呼吸系統(tǒng)。

鑒于其危害性,西方發(fā)達(dá)國(guó)家均頒布法令對(duì)其排放進(jìn)行控制。在我國(guó)《大氣污染防治法》第三十六條中規(guī)定:嚴(yán)格限制向大氣中排放含有毒物質(zhì)的廢氣和粉塵;確需排放的,應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)凈化處理,不超過(guò)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。第三十七條規(guī)定:工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的可燃性氣體應(yīng)當(dāng)回收利用,不具備回收利用條件而向大氣排放的,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行防治污染處理。這些均促進(jìn)了VOCs處理技術(shù)的發(fā)展。

目前,處理VOCs的方法主要分為破壞法和非破壞法。破壞法包括燃燒法和催化氧化,將VOCs轉(zhuǎn)化為CO2和H2O;非破壞法主要有冷凝、吸收、吸附和膜分離。

碳吸附和冷凝法早已工業(yè)化。碳吸附法使用范圍最廣,對(duì)苯、醋酸乙酯、氯仿等VOCs的回收非常有效;冷凝法主要用于回收高沸點(diǎn)和高濃度的VOCs;膜分離技術(shù)以其高效、節(jié)能、環(huán)保和分子級(jí)過(guò)濾等特性,已廣泛地應(yīng)用于水處理化工、電子、醫(yī)藥、食品加工等領(lǐng)域,成為本世紀(jì)分離技術(shù)中最重要技術(shù)之一。

1燃燒法

燃燒法是指VOCs氣體在高溫和充足空氣下進(jìn)行完全燃燒，分解成CO2和H2O。在處理石化、印刷、油漆生產(chǎn)和制藥等生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的高濃度VOCs氣體時(shí)具有很高的效率。但如果廢氣中還有氯、硫和氮等元素，燃燒后會(huì)產(chǎn)生有害氣體，造成二次污染。燃燒法包括直接燃燒法、催化燃燒法、熱力燃燒法。熱力燃燒法指在處理低濃度廢氣時(shí)，還需加入助燃?xì)怏w來(lái)提升溫度，達(dá)到去除目的。催化燃燒法是使用催化劑來(lái)降低VOCs氣體燃燒所需要的溫度，且能重復(fù)利用燃燒產(chǎn)生的熱量，如Yang等研制的CuO/CeO2-ZrO2/TiO2催化劑，溫度達(dá)到270℃時(shí)可完全去除乙酸乙酯。催化燃燒法廣泛應(yīng)用于煉焦、化工和金屬印刷等行業(yè)，具有較高的積極效益。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者不斷開(kāi)發(fā)新的催化劑，以達(dá)到節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的雙重效益。

2吸收法

吸收法是利用液體溶劑吸收廢氣中的VOCs，以達(dá)到凈化廢氣的目的。目前多以水、輕柴油作為吸收溶劑，該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)低濃度VOCs廢氣的處理具有很好的效果。但要做好對(duì)吸收劑的處理，以免造成二次污染。岑超平等以檸檬酸鈉溶液為吸收液進(jìn)行脫除甲苯廢氣的試驗(yàn)研究，去除率達(dá)93%，并從飽和的檸檬酸鈉溶液中蒸餾回收甲苯，蒸餾后的吸收液還可重復(fù)使用，仍保持較高的吸收效率。

3冷凝法

冷凝法是最簡(jiǎn)單的回收方法,該法的原理:通過(guò)將操作溫度控制在VOC的沸點(diǎn)以下而將VOC冷凝下來(lái),從而達(dá)到回收VOC的目的。通常使用的冷卻介質(zhì)主要有冷水、冷凍鹽水和液氨。通常該技術(shù)僅用于VOC含量高(百分之幾)、氣體量較小的有機(jī)廢氣的回收處理。其回收率與有機(jī)物的沸點(diǎn)有關(guān),沸點(diǎn)較高時(shí),回收率高;沸點(diǎn)較低時(shí),回收效果不好。

由于大部分VOCs系易燃、易爆氣體,受到爆炸極限的限制,氣體中的VOC含量不會(huì)太高,所以,要達(dá)到較高的回收率,需采用較很低溫度的冷凝介質(zhì)或采用高壓措施,這些都勢(shì)必會(huì)增加設(shè)備投資和提高處理成本,而且在通常的操作條件下,由于相平衡的制約,有機(jī)物蒸汽壓較高,故離開(kāi)冷凝器的排氣中的VOC含量仍不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),該法一般不單獨(dú)使用,常與其它方法(如吸附、吸收、膜分離法等)聯(lián)合使用,這里不作詳細(xì)介紹。

4吸附法

吸附法早已用于VOCs的回收處理。尤其是活性炭吸附法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于苯系物、鹵代烴的吸附處理。商業(yè)化的吸附劑有粒狀活性炭和活性炭纖維兩種,它們的吸附原理和工藝流程完全相同。其它的吸附劑,如沸石、分子篩等,也已在工業(yè)上得到應(yīng)用,但因費(fèi)用較高而限制了它們的廣泛使用。吸附法又分為固定床吸附法、流動(dòng)床吸附法和濃縮輪吸附法。

4.1固定床吸附法

固定床吸附法的特點(diǎn)是吸附與脫附在同一個(gè)床層上實(shí)現(xiàn),為了保證吸附過(guò)程的連續(xù)性,需要2臺(tái)或2臺(tái)以上的吸附器同時(shí)工作,其中一些吸附器進(jìn)行吸附時(shí),另一些進(jìn)行再生。活性炭是應(yīng)用最為廣泛的固定床吸附劑,由于其容易吸附水,所以不適用于溫度高于40℃、氣體相對(duì)濕度超過(guò)50%的氣體的吸附處理;此外也不適用于易發(fā)生反應(yīng)、活性大的溶劑的吸附,該類(lèi)有機(jī)物會(huì)與活性炭或在活性炭表面進(jìn)行反應(yīng)而堵塞碳孔,這種情況可采用炭纖維或沸石作為吸附劑。

活性炭纖維是以有機(jī)化合物纖維(如聚丙烯、酚醛樹(shù)脂、聚乙烯醇等)為基本原料經(jīng)特殊加工制成的。它是一種很細(xì)的纖維狀物質(zhì),具有巨大的比表面積、外表面積和非常發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu),纖維上有很多微孔可以直接與有機(jī)物接觸而不是象顆粒活性炭那樣要先通過(guò)大孔、過(guò)渡孔,才能到達(dá)微孔,因此,活性炭纖維更易于吸附低濃度的VOC。與顆粒活性炭相比,其吸附有機(jī)物的能力高出1.5～2.0倍,吸附速度也快3倍左右。由于活性炭纖維的吸附能力強(qiáng),故吸附裝置可以小型化,吸附劑的用量也可以少些,降低處理費(fèi)用。

4.2流動(dòng)床吸附法

流動(dòng)床吸附系統(tǒng)由吸附單元和脫附單元組成。廢氣由吸附床底部進(jìn)入,自下而上地流動(dòng),使吸附劑流態(tài)化,VOCs與吸附劑接觸后被吸附,凈化后的廢氣由頂部排出,吸附了VOCs的吸附劑由底部排出,進(jìn)入脫附單元。在脫附單元內(nèi),加熱吸附劑,使有機(jī)物脫附出來(lái),將氣體引入冷凝單元去回收有機(jī)溶劑。再生后的吸附劑送回吸附單元頂部繼續(xù)進(jìn)行吸附操作。

4.3濃縮輪法

濃縮輪是一個(gè)裝滿(mǎn)吸附劑的旋轉(zhuǎn)輪。廢氣由旋轉(zhuǎn)輪的上游側(cè)進(jìn)入濃縮輪的吸附區(qū),其中被吸附凈化后的廢氣由旋轉(zhuǎn)輪的下游排出;同時(shí)另一股流量較小的、溫度較高的脫附氣朝廢氣氣流相反的方向進(jìn)入濃縮輪的脫附區(qū),將已吸附的VOC脫附出來(lái)。濃縮輪以一定速度緩慢旋轉(zhuǎn),這樣在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)就可以完成吸附和脫附操作,使VOC得到濃縮,大大降低了設(shè)備投資。

根據(jù)廢氣的物理和化學(xué)性質(zhì),選擇不同的回收方法或幾種方法的組合來(lái)回收VOCs廢氣中的有機(jī)溶劑,不僅可以減輕環(huán)境污染,還會(huì)取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

目前,在我國(guó),粒狀活性炭法和活性炭纖維法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化;膜分離法回收VOCs剛剛開(kāi)始研究,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還有一段距離。膜分離法在物流流量和VOCs濃度方面適應(yīng)范圍較寬,彌補(bǔ)了炭吸附法和冷凝法的不足,擴(kuò)大了VOCs回收的種類(lèi),為各行業(yè)有機(jī)廢氣中VOCs的回收提供了一種切實(shí)有效的方法。

來(lái)源：東莞市中仁環(huán)保科技有限公司