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有機廢氣中VOCs的收回與處理辦法
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2022-06-30 16:08
有機廢氣中VOCs的收回與處理辦法
中心提示：曩昔三十年，伴隨著我***經(jīng)濟高速開展和城市化進程的不斷加速，咱們的空氣質量遭到了嚴峻的損壞，舊日的藍天白云在不少當?shù)爻蔀榱嗣?**的回憶，有些當?shù)兀?0后甚至連天上有沒有星星都不知道。蒸發(fā)性有機物(VOCs)的污染問題日趨嚴峻，已嚴峻影響我***可持續(xù)開展和老百姓的日子質量。
曩昔三十年，伴隨著我***經(jīng)濟高速開展和城市化進程的不斷加速，咱們的空氣質量遭到了嚴峻的損壞，舊日的藍天白云在不少當?shù)爻蔀榱嗣?**的回憶，有些當?shù)兀?0后甚至連天上有沒有星星都不知道。蒸發(fā)性有機物(VOCs)的污染問題日趨嚴峻，已嚴峻影響我***可持續(xù)開展和老百姓的日子質量。
有機廢氣中VOCs的收回與處理辦法
蒸發(fā)性有機物(VolatileOrganicCompound)簡稱VOCs***要來自石油化工職業(yè)的排放氣、洗刷用含氯體系有機物及涂料體系的有機溶劑。VOCs排放到***氣中會引起健康,環(huán)境、安全等一系列問題。有機溶劑當蒸發(fā)至***氣中時，無法被環(huán)境所分解，故其對環(huán)境的損害不只止于寓居于運用涂料的人們。以涂料為例,有機蒸發(fā)化合物（VOCs）在涂裝剛完工時能夠蒸發(fā)約百分之95-97%，但后邊的2-5%要在后續(xù)幾年才會釋出，讓日子期間的民眾長期曝露在有毒環(huán)境中，這不是一般放個鳳梨、木炭就能消除氣味所能處理的。這些蒸發(fā)性有機物質含有芳烴(甲苯、二甲苯、三甲苯等)、乙酸乙酯、丙酮......等化學物質，會損害中樞神經(jīng)體系、肝、腎、眼、鼻、喉等呼吸體系。
鑒于其損害性,西方發(fā)達***家均頒布法令對其排放進行操控。在我***《***氣污染防治法》***三十六條中規(guī)則:嚴厲約束向***氣中排放含有毒物質的廢氣和粉塵;確需排放的,應當經(jīng)過凈化處理,不超越規(guī)則的排放規(guī)范。***三十七條規(guī)則:工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的可燃性氣體應當收回運用,不具備收回運用條件而向***氣排放的,應當進行防治污染處理。這些均促進了VOCs處理技能的開展。
1.VOCs污染物的品種
依據(jù)蒸發(fā)性有機物的結構可分成8類,如表1所示。
表1常見可收回的VOCs
表1常見可收回的VOCs
2.有機溶劑收回與處理辦法
現(xiàn)在,處理VOCs的辦法***要分為損壞法和非損壞法。損壞法包含焚燒法和催化氧化,將VOCs轉化為CO2和H2O;非損壞法***要有冷凝、吸收、吸贊同膜別離。
碳吸贊同冷凝法早已工業(yè)化。碳吸附法運用范圍***廣,對苯、醋酸乙酯、氯仿等VOCs的收回十分有用;冷凝法***要用于收回高沸點和高濃度的VOCs;膜別離技能以其高效、節(jié)能、環(huán)保和分子級過濾等***性,已廣泛地運用于水處理化工、電子、醫(yī)藥、食物加工等***域,成為本世紀別離技能中***重要技能之一。
2.1焚燒法
焚燒法是指VOCs氣體在高溫文足夠空氣下進行完全焚燒，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氣體時具有很高的功率。但假如廢氣中還有氯、硫和氮等元素，焚燒后會產(chǎn)生有害氣體，形成二次污染。焚燒法包含直接焚燒法、催化焚燒法、熱力焚燒法。熱力焚燒法指在處理低濃度廢氣時，還需參加助燃氣體來提升溫度，抵達去除意圖。催化焚燒法是運用催化劑來下降VOCs氣體焚燒所需求的溫度，且能重復運用焚燒產(chǎn)生的熱量，如Yang等研發(fā)的CuO/CeO2-ZrO2/TiO2催化劑，溫度抵達270℃時可完全去除乙酸乙酯。催化焚燒法廣泛運用于煉焦、化工和金屬印刷等職業(yè)，具有較高的積極效益。近年來，***內外研究者不斷開發(fā)新的催化劑，以抵達節(jié)能和經(jīng)濟的雙重效益。
2.2吸收法
吸收法是運用液體溶劑吸收廢氣中的VOCs，以抵達凈化廢氣的意圖?，F(xiàn)在多以水、輕柴油作為吸收溶劑，該辦法設備簡略，對低濃度VOCs廢氣的處理具有很***的效果。但要做***對吸收劑的處理，防止形成二次污染。岑超相等以檸檬酸鈉溶液為吸收液進行脫除甲苯廢氣的實驗研究，去除率達93%，并從飽滿的檸檬酸鈉溶液中蒸餾收回甲苯，蒸餾后的吸收液還可重復運用，仍保持較高的吸收功率。
2.3冷凝法
冷凝法是***簡略的收回辦法,該法的原理:經(jīng)過將操作溫度操控在VOC的沸點以下而將VOC冷凝下來,然后抵達收回VOC的意圖。一般運用的冷卻介質***要有冷水、冷凍鹽水和液氨。一般該技能僅用于VOC含量高(百分之幾)、氣體量較小的有機廢氣的收回處理。其收回率與有機物的沸點有關,沸點較高時,收回率高;沸點較低時,收回效果欠***。
因為***部分VOCs系易燃、易爆氣體,遭到爆破極限的約束,氣體中的VOC含量不會太高,所以,要抵達較高的收回率,需選用較很低溫度的冷凝介質或選用高壓辦法,這些都勢必會添加設備出資和提高處理成本,而且在一般的操作條件下,因為相平衡的制約,有機物蒸汽壓較高,故脫離冷凝器的排氣中的VOC含量仍不能抵達排放規(guī)范,該法一般不單***運用,常與其它辦法(如吸附、吸收、膜別離法等)聯(lián)合運用,這兒不作具體介紹。
2.4吸附法
吸附法早已用于VOCs的收回處理。尤其是活性炭吸附法已經(jīng)廣泛運用于苯系物、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)上得到運用,但因費用較高而約束了它們的廣泛運用。吸附法又分為固定床吸附法、活動床吸附法和濃縮輪吸附法。
2.4.1固定床吸附法
固定床吸附法的***點是吸附與脫附在同一個床層上完成,為了保證吸附進程的連續(xù)性,需求2臺或2臺以上的吸附器一起工作,其中一些吸附器進行吸附時,另一些進行再生。活性炭是運用***為廣泛的固定床吸附劑,因為其容易吸附水,所以不適用于溫度高于40℃、氣體相對濕度超越50%的氣體的吸附處理;此外也不適用于易發(fā)生反響、活性***的溶劑的吸附,該類有機物會與活性炭或在活性炭外表進行反響而阻塞碳孔,這種狀況可選用炭纖維或沸石作為吸附劑。
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)為基本質料經(jīng)***殊加工制成的。它是一種很細的纖維狀物質,具有巨***的比外表積、外表面積和十分發(fā)達的微孔結構,纖維上有很多微孔能夠直接與有機物接觸而不是象顆粒活性炭那樣要先經(jīng)過***孔、過渡孔,才干抵達微孔,因此,活性炭纖維更易于吸附低濃度的VOC。與顆?；钚蕴勘容^,其吸附有機物的能力高出1.5～2.0倍,吸附速度也快3倍左右。因為活性炭纖維的吸附能力強,故吸附裝置能夠小型化,吸附劑的用量也能夠少些,下降處理費用。
2.4.2活動床吸附法
活動床吸附體系由吸附單元和脫附單元組成。廢氣由吸附床底部進入,自下而上地活動,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***部排出,吸附了VOCs的吸附劑由底部排出,進入脫附單元。在脫附單元內,加熱吸附劑,使有機物脫附出來,將氣體引入冷凝單元去收回有機溶劑。再生后的吸附劑送回吸附單元***部繼續(xù)進行吸附操作。
2.4.3濃縮輪法
濃縮輪是一個裝滿吸附劑的旋轉輪。廢氣由旋轉輪的上游側進入濃縮輪的吸附區(qū),其中被吸附凈化后的廢氣由旋轉輪的下游排出;一起另一股流量較小的、溫度較高的脫附氣朝廢氣氣流相反的方向進入濃縮輪的脫附區(qū),將已吸附的VOC脫附出來。濃縮輪以必定速度緩慢旋轉,這樣在一個體系內就能夠完結吸贊同脫附操作,使VOC得到濃縮,******下降了設備出資。
2.5膜別離法
2.5.1氣體膜別離原理
膜法氣體別離的基本原理是依據(jù)混合氣體中各組分在壓力的推動下透過膜的傳遞速率不同,然后抵達別離意圖。對不同結構的膜,氣體經(jīng)過膜的傳遞擴散方式不同,因此別離機理也各異。現(xiàn)在常見的氣體經(jīng)過膜的別離機理有兩種:其一,氣體經(jīng)過多孔膜的微孔擴散機理;其二,氣體經(jīng)過非多孔膜的溶解—擴散機理。膜別離廣泛運用于工業(yè)污水處理、氣體別離、食物加工進程和石油化工制品等。因為膜別離操作溫度為室溫,且物質不發(fā)生相改變,具有節(jié)能、高效的***點。
2.5.2膜法處理VOCs的進程
在VOCs的別離進程中一般選用橡膠態(tài)高分子膜,如硅橡膠膜,其別離進程如圖1所示:
有機蒸汽別離膜的示意圖
含有VOCs的氣流,在必定的壓差效果下,VOCs***先透過膜,在膜的浸透側形成富VOCs氣流,而在膜的截留側形成貧VOCs氣流,***要含有氮氣、氧氣、甲烷等不易浸透的氣體。
2.5.3膜法處理VOCs的工藝
1)緊縮一冷凝一膜別離
關于高濃度的VOCs，在2%?40%(V%)的氣流，***要選用緊縮冷凝和膜體系相結合的工藝。流程圖如2所示。這樣的集成技能能夠使VOCs的收回率抵達95%?99%，而非深冷的緊縮冷凝工藝只能收回60%左右的VOCs。一起選用本工藝流程能夠將原來的低溫冷凝收回改為常溫冷凝收回，如在PVC工業(yè)中氯乙烯VCM)單體的收回?，F(xiàn)在的工藝是選用-20°C下來深冷收回，并保證冷凝器出口排放物抵達規(guī)范，假如選用圖2的流程，則冷凝能夠選用常溫冷凝，未冷凝的VCM經(jīng)過膜體系的提濃后，進一步緊縮冷凝，經(jīng)過調整膜面積和操作參數(shù)能夠使膜截留側VCM的濃度抵達排放的要求。這樣能夠防止周期地凍結冷凝器和維持低冷凝溫度的高操作費用。
緊縮冷凝和膜體系
2)膜別離—真空—冷凝
有一些廢氣,如含有苯、甲苯、二甲苯的空氣中,VOCs的含量可達幾千到幾萬ppm,直接緊縮冷凝,往往得不到液體的VOCs,這時選用圖3所示的工藝。鼓風機將含VOCs的空氣送到膜外表,用真空泵在膜的浸透側形成必定的真空,供給氣體浸透的推動力,使得VOCs在浸透側得到富集,然后用冷凝的辦法將富集的VOCs以液態(tài)的形式加以收回。在膜的截留側VOCs的含量很低,一般能夠直接排放。
膜別離-真空-冷凝體系
3結語
依據(jù)廢氣的物理和化學性質,選擇不同的收回辦法或幾種辦法的組合來收回VOCs廢氣中的有機溶劑,不只能夠減輕環(huán)境污染,還會獲得必定的經(jīng)濟效益。
現(xiàn)在,在我***,粒狀活性炭法和活性炭纖維法已經(jīng)完成了工業(yè)化;膜別離法收回VOCs剛剛開始研究,完成工業(yè)化還有一段距離。膜別離法在物流流量和VOCs濃度方面習慣范圍較寬,彌補了炭吸附法和冷凝法的缺乏,擴展了VOCs收回的品種,為各職業(yè)有機廢氣中VOCs的收回供給了一種切實有用的辦法。
