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有机废气中VOCs的收回与处理办法
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2022-06-30 16:08
有机废气中VOCs的收回与处理办法
中心提示：曩昔三十年，伴随着我***经济高速开展和城市化进程的不断加速，咱们的空气质量遭到了严峻的损坏，旧日的蓝天白云在不少当地成为了美***的回忆，有些当地，90后甚至连天上有没有星星都不知道。蒸发性有机物(VOCs)的污染问题日趋严峻，已严峻影响我***可持续开展和老百姓的日子质量。
曩昔三十年，伴随着我***经济高速开展和城市化进程的不断加速，咱们的空气质量遭到了严峻的损坏，旧日的蓝天白云在不少当地成为了美***的回忆，有些当地，90后甚至连天上有没有星星都不知道。蒸发性有机物(VOCs)的污染问题日趋严峻，已严峻影响我***可持续开展和老百姓的日子质量。
有机废气中VOCs的收回与处理办法
蒸发性有机物(VolatileOrganicCompound)简称VOCs***要来自石油化工职业的排放气、洗刷用含氯体系有机物及涂料体系的有机溶剂。VOCs排放到***气中会引起健康,环境、安全等一系列问题。有机溶剂当蒸发至***气中时，无法被环境所分解，故其对环境的损害不只止于寓居于运用涂料的人们。以涂料为例,有机蒸发化合物（VOCs）在涂装刚完工时能够蒸发约百分之95-97%，但后边的2-5%要在后续几年才会释出，让日子期间的民众长期曝露在有毒环境中，这不是一般放个凤梨、木炭就能消除气味所能处理的。这些蒸发性有机物质含有芳烃(甲苯、二甲苯、三甲苯等)、乙酸乙酯、丙酮......等化学物质，会损害中枢神经体系、肝、肾、眼、鼻、喉等呼吸体系。
鉴于其损害性,西方发达***家均颁布法令对其排放进行操控。在我***《***气污染防治法》***三十六条中规则:严厉约束向***气中排放含有毒物质的废气和粉尘;确需排放的,应当经过净化处理,不超越规则的排放规范。***三十七条规则:工业生产中产生的可燃性气体应当收回运用,不具备收回运用条件而向***气排放的,应当进行防治污染处理。这些均促进了VOCs处理技能的开展。
1.VOCs污染物的品种
依据蒸发性有机物的结构可分成8类,如表1所示。
表1常见可收回的VOCs
表1常见可收回的VOCs
2.有机溶剂收回与处理办法
现在,处理VOCs的办法***要分为损坏法和非损坏法。损坏法包含焚烧法和催化氧化,将VOCs转化为CO2和H2O;非损坏法***要有冷凝、吸收、吸赞同膜别离。
碳吸赞同冷凝法早已工业化。碳吸附法运用范围***广,对苯、醋酸乙酯、氯仿等VOCs的收回十分有用;冷凝法***要用于收回高沸点和高浓度的VOCs;膜别离技能以其高效、节能、环保和分子级过滤等***性,已广泛地运用于水处理化工、电子、医药、食物加工等***域,成为本世纪别离技能中***重要技能之一。
2.1焚烧法
焚烧法是指VOCs气体在高温文足够空气下进行完全焚烧，分解成CO2和H2O。在处理石化、印刷、油漆生产和制药等生产工艺产生的高浓度VOCs气体时具有很高的功率。但假如废气中还有氯、硫和氮等元素，焚烧后会产生有害气体，形成二次污染。焚烧法包含直接焚烧法、催化焚烧法、热力焚烧法。热力焚烧法指在处理低浓度废气时，还需参加助燃气体来提升温度，抵达去除意图。催化焚烧法是运用催化剂来下降VOCs气体焚烧所需求的温度，且能重复运用焚烧产生的热量，如Yang等研发的CuO/CeO2-ZrO2/TiO2催化剂，温度抵达270℃时可完全去除乙酸乙酯。催化焚烧法广泛运用于炼焦、化工和金属印刷等职业，具有较高的积极效益。近年来，***内外研究者不断开发新的催化剂，以抵达节能和经济的双重效益。
2.2吸收法
吸收法是运用液体溶剂吸收废气中的VOCs，以抵达净化废气的意图。现在多以水、轻柴油作为吸收溶剂，该办法设备简略，对低浓度VOCs废气的处理具有很***的效果。但要做***对吸收剂的处理，防止形成二次污染。岑超相等以柠檬酸钠溶液为吸收液进行脱除甲苯废气的实验研究，去除率达93%，并从饱满的柠檬酸钠溶液中蒸馏收回甲苯，蒸馏后的吸收液还可重复运用，仍保持较高的吸收功率。
2.3冷凝法
冷凝法是***简略的收回办法,该法的原理:经过将操作温度操控在VOC的沸点以下而将VOC冷凝下来,然后抵达收回VOC的意图。一般运用的冷却介质***要有冷水、冷冻盐水和液氨。一般该技能仅用于VOC含量高(百分之几)、气体量较小的有机废气的收回处理。其收回率与有机物的沸点有关,沸点较高时,收回率高;沸点较低时,收回效果欠***。
因为***部分VOCs系易燃、易爆气体,遭到爆破极限的约束,气体中的VOC含量不会太高,所以,要抵达较高的收回率,需选用较很低温度的冷凝介质或选用高压办法,这些都势必会添加设备出资和提高处理成本,而且在一般的操作条件下,因为相平衡的制约,有机物蒸汽压较高,故脱离冷凝器的排气中的VOC含量仍不能抵达排放规范,该法一般不单***运用,常与其它办法(如吸附、吸收、膜别离法等)联合运用,这儿不作具体介绍。
2.4吸附法
吸附法早已用于VOCs的收回处理。尤其是活性炭吸附法已经广泛运用于苯系物、卤代烃的吸附处理。商业化的吸附剂有粒状活性炭和活性炭纤维两种,它们的吸附原理和工艺流程完全相同。其它的吸附剂,如沸石、分子筛等,也已在工业上得到运用,但因费用较高而约束了它们的广泛运用。吸附法又分为固定床吸附法、活动床吸附法和浓缩轮吸附法。
2.4.1固定床吸附法
固定床吸附法的***点是吸附与脱附在同一个床层上完成,为了保证吸附进程的连续性,需求2台或2台以上的吸附器一起工作,其中一些吸附器进行吸附时,另一些进行再生。活性炭是运用***为广泛的固定床吸附剂,因为其容易吸附水,所以不适用于温度高于40℃、气体相对湿度超越50%的气体的吸附处理;此外也不适用于易发生反响、活性***的溶剂的吸附,该类有机物会与活性炭或在活性炭外表进行反响而阻塞碳孔,这种状况可选用炭纤维或沸石作为吸附剂。
活性炭纤维是以有机化合物纤维(如聚丙烯、酚醛树脂、聚乙烯醇等)为基本质料经***殊加工制成的。它是一种很细的纤维状物质,具有巨***的比外表积、外表面积和十分发达的微孔结构,纤维上有很多微孔能够直接与有机物接触而不是象颗粒活性炭那样要先经过***孔、过渡孔,才干抵达微孔,因此,活性炭纤维更易于吸附低浓度的VOC。与颗粒活性炭比较,其吸附有机物的能力高出1.5～2.0倍,吸附速度也快3倍左右。因为活性炭纤维的吸附能力强,故吸附装置能够小型化,吸附剂的用量也能够少些,下降处理费用。
2.4.2活动床吸附法
活动床吸附体系由吸附单元和脱附单元组成。废气由吸附床底部进入,自下而上地活动,使吸附剂流态化,VOCs与吸附剂接触后被吸附,净化后的废气由***部排出,吸附了VOCs的吸附剂由底部排出,进入脱附单元。在脱附单元内,加热吸附剂,使有机物脱附出来,将气体引入冷凝单元去收回有机溶剂。再生后的吸附剂送回吸附单元***部继续进行吸附操作。
2.4.3浓缩轮法
浓缩轮是一个装满吸附剂的旋转轮。废气由旋转轮的上游侧进入浓缩轮的吸附区,其中被吸附净化后的废气由旋转轮的下游排出;一起另一股流量较小的、温度较高的脱附气朝废气气流相反的方向进入浓缩轮的脱附区,将已吸附的VOC脱附出来。浓缩轮以必定速度缓慢旋转,这样在一个体系内就能够完结吸赞同脱附操作,使VOC得到浓缩,******下降了设备出资。
2.5膜别离法
2.5.1气体膜别离原理
膜法气体别离的基本原理是依据混合气体中各组分在压力的推动下透过膜的传递速率不同,然后抵达别离意图。对不同结构的膜,气体经过膜的传递扩散方式不同,因此别离机理也各异。现在常见的气体经过膜的别离机理有两种:其一,气体经过多孔膜的微孔扩散机理;其二,气体经过非多孔膜的溶解—扩散机理。膜别离广泛运用于工业污水处理、气体别离、食物加工进程和石油化工制品等。因为膜别离操作温度为室温,且物质不发生相改变,具有节能、高效的***点。
2.5.2膜法处理VOCs的进程
在VOCs的别离进程中一般选用橡胶态高分子膜,如硅橡胶膜,其别离进程如图1所示:
有机蒸汽别离膜的示意图
含有VOCs的气流,在必定的压差效果下,VOCs***先透过膜,在膜的浸透侧形成富VOCs气流,而在膜的截留侧形成贫VOCs气流,***要含有氮气、氧气、甲烷等不易浸透的气体。
2.5.3膜法处理VOCs的工艺
1)紧缩一冷凝一膜别离
关于高浓度的VOCs，在2%〜40%(V%)的气流，***要选用紧缩冷凝和膜体系相结合的工艺。流程图如2所示。这样的集成技能能够使VOCs的收回率抵达95%〜99%，而非深冷的紧缩冷凝工艺只能收回60%左右的VOCs。一起选用本工艺流程能够将原来的低温冷凝收回改为常温冷凝收回，如在PVC工业中氯乙烯VCM)单体的收回。现在的工艺是选用-20°C下来深冷收回，并保证冷凝器出口排放物抵达规范，假如选用图2的流程，则冷凝能够选用常温冷凝，未冷凝的VCM经过膜体系的提浓后，进一步紧缩冷凝，经过调整膜面积和操作参数能够使膜截留侧VCM的浓度抵达排放的要求。这样能够防止周期地冻结冷凝器和维持低冷凝温度的高操作费用。
紧缩冷凝和膜体系
2)膜别离—真空—冷凝
有一些废气,如含有苯、甲苯、二甲苯的空气中,VOCs的含量可达几千到几万ppm,直接紧缩冷凝,往往得不到液体的VOCs,这时选用图3所示的工艺。鼓风机将含VOCs的空气送到膜外表,用真空泵在膜的浸透侧形成必定的真空,供给气体浸透的推动力,使得VOCs在浸透侧得到富集,然后用冷凝的办法将富集的VOCs以液态的形式加以收回。在膜的截留侧VOCs的含量很低,一般能够直接排放。
膜别离-真空-冷凝体系
3结语
依据废气的物理和化学性质,选择不同的收回办法或几种办法的组合来收回VOCs废气中的有机溶剂,不只能够减轻环境污染,还会获得必定的经济效益。
现在,在我***,粒状活性炭法和活性炭纤维法已经完成了工业化;膜别离法收回VOCs刚刚开始研究,完成工业化还有一段距离。膜别离法在物流流量和VOCs浓度方面习惯范围较宽,弥补了炭吸附法和冷凝法的缺乏,扩展了VOCs收回的品种,为各职业有机废气中VOCs的收回供给了一种切实有用的办法。
