揮發(fā)性物(voc)是生成近地層臭氧(O3)的前體物之一,而O3是光化學(xué)氧化劑,具有刺激性、氧化性,近地層O3會(huì )危害人體健康;同時(shí),voc本身含有的某些成分本身也具有刺鼻性味道,對人體健康產(chǎn)生危害。世界衛生組織(WHO,1989)對voc的定義為,熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50~260℃之間的揮發(fā)性化合物的總稱(chēng)。VOC的來(lái)源分為自然源和人為源,且包含的物種類(lèi)繁多。人為源排放中,涂裝、印刷、粘接和橡膠等行業(yè)對VOC的貢獻較大,而VOC中對0;生成潛勢較大的物種主要是甲苯、二甲苯和苯等。因此,控制各行業(yè)VOC達標排放至關(guān)重要,而選擇合適的VOC處理技術(shù)成為各行業(yè)VOC達標排放的關(guān)鍵。
1、VOC處理技術(shù)
voc處理技術(shù)大體可以分為‘回收”和分解”兩大類(lèi)。
1.1回收法
voc的回收處理技術(shù)主要包括吸附法、凝縮法和吸收法。
1.1.1吸附法
吸附法是通過(guò)采用選擇性吸附劑物理性吸附和捕捉voc的方法,吸附材料可分為兩類(lèi),一類(lèi)是活性碳(普通活性炭、破碎狀碳素纖維蜂窩等),另一類(lèi)是無(wú)機類(lèi)吸附材料(沸石、硅石等)?;钚蕴渴且蕴紴橹饕煞值亩嗫踪|(zhì)物質(zhì),其細孔可以選擇性的吸附比細孔小的粒狀的物,通過(guò)升溫、減壓、吹入水蒸氣等來(lái)實(shí)現解吸附?;钚蕴课椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)是可以回收voc再利用,且吸附時(shí)不需要能源,缺點(diǎn)是需要 成本,吸附材料會(huì )逐漸劣化,解吸附時(shí)會(huì )有部分voc殘留?;钚蕴课ㄖ饕迷诨瘜W(xué)成套設備的清洗、大樓空調等。沸石是結晶結構相對有較大空隙的鋁硅酸鹽的總稱(chēng),目前人工合成可以生產(chǎn)各種材質(zhì)的沸石。與活性炭吸附類(lèi)似,沸石也是利用其空隙吸附物,通過(guò)升溫、減壓等來(lái)實(shí)施解吸附。沸石吸附法除了具備活性炭吸附的優(yōu)點(diǎn)外,還具有不燃性,其缺點(diǎn)是成本要高。沸石吸附法主要用于化學(xué)成套設備清洗、加油站等。在選擇吸附材料時(shí)應該根據其優(yōu)缺點(diǎn)及生產(chǎn)工藝合理選擇,比如,普通活性炭因成本較低利用較為廣泛,但是由于其容易吸附水,所以不適用于溫度高于40℃、氣體相對濕度大的氣體吸附處理,也不適用于易發(fā)生反應、活性大的溶劑的吸附,因為該類(lèi)物會(huì )與活性炭表面反應而造成堵塞,這種情祝下應該選擇破碎狀碳素纖維蜂窩或者沸石作為吸附材料。
1.1.2吸收法
吸收法是根據物相似相溶的原理,采用低揮發(fā)溶劑對VOC進(jìn)行吸收,再利用VOC分子和吸收劑物理性質(zhì)的差異進(jìn)行分離的方法。按照吸收機理可以分為物理吸收和化學(xué)吸收。通常VOC的吸收為物理吸收,使用的吸收劑常為柴油、煤油或者其它溶劑。任何可溶解于吸收劑的VOC均可以從氣相轉移到液相中,之后對吸收液進(jìn)行處理吸收法的優(yōu)點(diǎn)在于可以回收有用成分,其缺點(diǎn)在于吸收劑很難選取,吸收范圍有限,費用高,且容易造成二次污染。吸收法通常適用于中等濃度、排氣量大的VOC的處理。
1.1.3凝縮法
凝縮法是利用不同溫度下物質(zhì)的飽和度不同,通過(guò)降低或提高系統壓力,把處于蒸汽環(huán)境中的物質(zhì)通過(guò)冷凝方式提取出來(lái)。凝縮法的優(yōu)點(diǎn)是凝縮后廢氣可比較高的凈化,其缺點(diǎn)是操作難度很大,常溫下也不容易用冷卻水來(lái)完成,需要給冷凝水降溫,所以需要的費用昂貴。凝縮法主要適用于且溫度比較低的廢氣的處理。
1.2分解法
VOC的分解處理技術(shù)包括燃燒法和非燃燒法。
1.2.1燃燒法
VOC的燃燒法是指將VOC中的碳氧化分解為二氧化碳的處理方法,分為直接燃燒法、蓄熱燃燒法和催化燃燒法。
大多數VOC是由碳、氫、氧等構成的化合物。直接燃燒法就是利用助燃劑,在650~800℃左右的高溫下使VOC燃燒被分解為二氧化碳、水等物質(zhì),助燃劑使用煤油、重油、輕油等液體燃料,或者 氣、液化氣等氣體燃料。直接燃燒法的優(yōu)點(diǎn)是裝置便宜、容易保養,不分VOC種類(lèi),其缺點(diǎn)是低濃度的話(huà)需要添加助燃劑,且會(huì )產(chǎn)生二氧化碳。直接燃燒法通常用于涂裝、印刷、化學(xué)成套設備等行業(yè)。蓄熱燃燒法是利用蓄熱體(陶瓷)蓄熱燃燒來(lái)分解VOC。蓄熱燃燒法的優(yōu)點(diǎn)是熱(90%-),自然濃度低,其缺點(diǎn)是裝置很貴,不能間斷運轉,需要采取對策處理蓄熱材料的網(wǎng)眼堵塞問(wèn)題。蓄熱燃燒法通常用于涂裝、印刷、化學(xué)成套設備等行業(yè)。催化燃燒法是利用加入催化劑降低氧化分解VOC所需要的溫度,加入催化劑后VOC氧化的溫度可以降低至200~400度。催化燃燒法的優(yōu)點(diǎn)是可以低溫燃燒,氮氧化物的產(chǎn)生量較少,容易保養,其缺點(diǎn)是催化劑很貴,硅、磷、硫磺等受催化劑影響失去活力催化燃燒法通常用于印刷、化學(xué)成套設備等行業(yè)。
1.2.2非燃燒法
非燃燒法包括生物處理、光催化劑、放電等離子體、膜分離等。
生物處理法是將含有VOC的氣體通過(guò)微生物填充層,利用微生物的生理過(guò)程把VOC轉化為簡(jiǎn)單的無(wú)機物,比如二氧化碳、水和其它簡(jiǎn)單的無(wú)機物等,這是一種無(wú)公害的廢氣處理方式。生物處理法的優(yōu)點(diǎn)是流程和設備簡(jiǎn)單,一般不消耗有用原料,運行能耗的費用低,較少形成二次污染物;其缺點(diǎn)是設備體積大,微生物受溫度、濕度影響較大生物處理法主要用于處理低濃度的VOC。光催化劑法是光催化劑在紫外光的輻射下,產(chǎn)生具有較強氧化能力的空穴,可以分解VOC為二氧化碳和水光催化法的優(yōu)點(diǎn)是 的凈化,對絕大部分VOC都能起到作用,在常溫下可以實(shí)現,不存在飽和問(wèn)題;其缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生二次污染物,比如O3等。放電等離子體法是利用 電子輻射(分解、氧化或還原)化學(xué)技術(shù),將VOC的結構破壞,并轉化為其他易回收的形式或的物質(zhì)。放電等離子體法的優(yōu)點(diǎn)是分辨率高、節能、常溫處理,缺點(diǎn)是有可能產(chǎn)生氮氧化物、有可能生成其他二次生成物膜分離法是采用對VOC具有選擇性滲透的高分子膜,在 壓力下使VOC滲透而被分離的技術(shù),富集了的VOC氣體需要通過(guò)其它回收系統進(jìn)行回收處理。
2、VOC處理技術(shù)的選擇原則
VOC處理技術(shù)較多,在實(shí)際工作中企業(yè)可以根據VOC排放濃度的差異來(lái)選擇采用何種技術(shù)來(lái)處理VOC。
(1)段(VOC含量在1-20%):因為VOC可以作為資源回收處理,可用油處理、沸石等吸附、膜分離、冷凝方法,VOC含量在1~20%范圍內往往含有很多爆炸 物質(zhì),所以一般不采用燃燒處理法。
(2)中濃度段(VOC含量在數百~數千ppm):VOC濃度在800~1200ppm以上時(shí),因為不需要助燃劑就可以進(jìn)行燃燒處理,所以適用于燃燒裝置;也可以用吸附劑處理至自然濃度后進(jìn)行燃燒處理,為了抵消二氧化碳排放的缺點(diǎn),加進(jìn)余熱回收等節能技術(shù)。
(3)低濃度段(數十~100ppm左右)一般適用吸附劑吸附法進(jìn)行處理。
3結論
隨著(zhù)中國工業(yè)發(fā)展帶來(lái)的VOC排放量的增加 意識的逐漸增強,環(huán)保部在2013年發(fā)布了以及大眾對環(huán)境《揮發(fā)性物(VOCs)污染控制政策》,各地方政府也相應頒布地方標準,對VOC排放限值做出要求,因此各行業(yè)應該嚴格落實(shí)VOC治理要求,VOC達標排放,減少VOC排放,進(jìn)而O3超標問(wèn)題。
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