隨著工業(yè)化水平的不斷提高，揮發(fā)性有機(jī)化合物的污染有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)。隨著最近環(huán)境保護(hù)政策的收緊，有機(jī)污染物的排放控制變得更加重要。目前，有兩種用于處理VOC的基本技術(shù)。一種是回收技術(shù)。處理的基本思想是吸收，過(guò)濾和分離排放的VOC，然后進(jìn)行凈化和其他處理，然后再將它們用作資源。另一個(gè)是破壞技術(shù)。處理的基本思想是通過(guò)燃燒等化學(xué)反應(yīng)將排放的VOC分解并結(jié)合成其他無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)。目前，兩種技術(shù)都已得到研究和應(yīng)用。

VOCs治理

VOCs治理原理與分類(lèi):

當(dāng)前對(duì)揮發(fā)性有機(jī)污染物的處理包括破壞性，非破壞性方法，以及這兩種方法的組合。

破壞性方法包括燃燒，生物氧化，熱氧化，光催化氧化，低溫等離子體及其集成技術(shù)，主要是通過(guò)化學(xué)或生化反應(yīng)，利用光，熱，微生物和催化劑將VOC轉(zhuǎn)化為CO 2和H2O等非有毒的無(wú)機(jī)小分子化合物。

非破壞性方法，即回收法，主要是碳的吸附，吸收，冷凝和膜分離技術(shù)，通過(guò)物理方法，控制溫度，壓力或使用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑來(lái)富集和分離揮發(fā)性有機(jī)化合物。

傳統(tǒng)的揮發(fā)性廢氣處理通常用于吸收，吸附去除，燃燒去除等。近年來(lái)，半導(dǎo)體光催化劑，低溫等離子體的技術(shù)得到了快速發(fā)展。

讓我們看一下國(guó)內(nèi)外以下VOC的處理過(guò)程：

1. VOCs處理技術(shù)-熱破壞法

熱破壞法是指有機(jī)氣體的直接和輔助燃燒，即VOC，或使用合適的催化劑來(lái)加速VOC的化學(xué)反應(yīng)，并最終降低有機(jī)物的濃度以使其不再有害。

熱破壞法對(duì)低濃度有機(jī)廢氣的處理效果更好。因此，它已被廣泛用于處理低濃度廢氣。該方法主要分為兩種，即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對(duì)有機(jī)廢氣的熱處理效率較高，一般可以達(dá)到99％。催化燃燒是指在催化床的作用下加速有機(jī)廢氣的化學(xué)反應(yīng)速率。與直接燃燒相比，此方法花費(fèi)的時(shí)間更少，是凈化高濃度，低流量有機(jī)廢氣的技術(shù)。

2. VOCs處理技術(shù)-吸附法

有機(jī)廢氣中的吸附方法主要適用于低濃度，高通量的有機(jī)廢氣。現(xiàn)階段，這種有機(jī)廢氣處理方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，能耗相對(duì)較小，但處理效率很高，可以完全凈化有害有機(jī)廢氣。實(shí)踐證明，該治療方法值得推廣應(yīng)用。

但是，該方法也具有某些缺點(diǎn)。需要的設(shè)備比較大，工藝流程比較復(fù)雜。如果廢氣中有大量雜質(zhì)，很容易引起人員中毒。因此，使用這種方法處理廢氣的關(guān)鍵是吸附劑。目前，吸附法主要用于處理有機(jī)廢氣，主要是由于活性炭的細(xì)孔結(jié)構(gòu)較好，吸附力較強(qiáng)，因此活性炭使用較多。

另外，經(jīng)過(guò)氧化鐵或臭氧處理后，活性炭的吸附性能會(huì)更好，有機(jī)廢氣的處理更安全，更有效。

3. VOCs處理技術(shù)-生物處理方法

從處理的基本原理出發(fā)，對(duì)有機(jī)廢氣的生物處理是利用微生物的生理過(guò)程將有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，例如CO2，H2O和其他簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物。這是一種無(wú)害的有機(jī)廢氣處理方法。

通常，對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行完整的生物處理包括3個(gè)基本步驟：a）有機(jī)廢氣中的有機(jī)污染物首先與水接觸并可以快速溶解在水中； b）溶解在液膜中的有機(jī)物處于液態(tài)。當(dāng)濃度低時(shí)，它會(huì)逐漸擴(kuò)散到生物膜中，然后被附著在生物膜上的微生物吸收； c）被微生物吸收的有機(jī)廢氣將在其自身的生理代謝過(guò)程中降解，最終轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無(wú)害的化合物。

四、VOCs治理技術(shù)-變壓吸附分離純化技術(shù)

變壓吸附分離和純化技術(shù)利用了可以吸附在固體材料上的氣體成分的特性。在有機(jī)廢氣和分離純化裝置中，氣體的壓力將在一定程度上變化，并且通過(guò)該壓力變化來(lái)處理有機(jī)廢氣。

PSA技術(shù)主要應(yīng)用物理方法，通過(guò)物理方法凈化有機(jī)廢氣。所使用的材料主要是沸石分子篩。沸石分子篩在吸附選擇性和吸附容量方面具有某些優(yōu)點(diǎn)。在一定溫度和壓力下，這種沸石分子篩可以吸附有機(jī)廢氣中的有機(jī)成分，然后將剩余的氣體輸送到下一步。吸附有機(jī)廢氣后，通過(guò)一定的過(guò)程進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以維持和提高吸附劑的再生能力，因此可以再次使用吸附劑，然后重復(fù)上述步驟，并重復(fù)循環(huán)直至有機(jī)廢氣被凈化。

近年來(lái)，該技術(shù)已開(kāi)始在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，并且對(duì)氣體分離具有良好的效果。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：能耗低，成本相對(duì)較低，過(guò)程自動(dòng)運(yùn)行，分離和純化后的混合物純度高以及對(duì)環(huán)境的污染小。該技術(shù)的使用對(duì)具有一定價(jià)值的氣體的回收和處理具有良好的效果，市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊，成為有機(jī)廢氣處理技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

5. VOCs處理技術(shù)-氧化法

對(duì)于有毒有害的，不需要回收的VOC，熱氧化是最合適的處理技術(shù)和方法。氧化方法的基本原理：VOC和O2發(fā)生氧化反應(yīng)，生成CO2和H2O。化學(xué)方程式如下：

從化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)看，氧化反應(yīng)類(lèi)似于化學(xué)燃燒過(guò)程，但由于VOC濃度較低，因此在化學(xué)反應(yīng)中不會(huì)產(chǎn)生可見(jiàn)的火焰。通常，氧化方法可通過(guò)兩種方法確保氧化反應(yīng)的順利進(jìn)行：a）加熱。使含有VOC的有機(jī)廢氣達(dá)到反應(yīng)溫度； b）使用催化劑。如果溫度相對(duì)較低，則氧化反應(yīng)可在催化劑表面上進(jìn)行。因此，用于有機(jī)廢氣處理的氧化方法分為以下兩種方法：

a）催化氧化法。在這一階段，在催化氧化方法中使用兩種類(lèi)型的催化劑，即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包括Pt，Pd等，它們以細(xì)顆粒的形式附著在催化劑載體上，催化劑載體通常為金屬或陶瓷蜂窩或散裝填料。非貴金屬催化劑主要由MnO 2等過(guò)渡元素金屬氧化物構(gòu)成，將粘合劑按一定比例混合后制成催化劑。為了有效防止中毒后催化劑失去催化活性，必須在處理前徹底清除可能使催化劑中毒的物質(zhì)，例如Pb，Zn和Hg。如果無(wú)法去除有機(jī)廢氣中的催化劑毒物和覆蓋材料，則無(wú)法使用這種催化氧化方法來(lái)處理VOC。

b）熱氧化法。目前，熱氧化方法分為三種類(lèi)型：熱燃燒型，隔板型和儲(chǔ)熱型。三種方法之間的主要區(qū)別是熱回收方法。可以將這三種方法與催化方法結(jié)合以降低化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)溫度。

熱燃燒型熱氧化劑通常是指氣體焚燒爐。該氣體焚燒爐由三部分組成：助燃劑，混合區(qū)和燃燒室。其中，天然氣，石油等助燃劑為輔助燃料。在燃燒過(guò)程中，焚化爐中產(chǎn)生的熱混合區(qū)可以預(yù)熱VOC廢氣。預(yù)熱后，它可以為有機(jī)廢氣的處理提供足夠的空間和時(shí)間。 ，終于實(shí)現(xiàn)了有機(jī)廢氣的無(wú)害化處理。

在充足的氧氣供應(yīng)的條件下，氧化反應(yīng)的反應(yīng)程度-VOC的去除速率主要取決于“三個(gè)T條件”：反應(yīng)溫度（Temperat），時(shí)間（Time），湍流混合（Turbulence）。這三個(gè)“ T條件”是相互關(guān)聯(lián)的。在一定范圍內(nèi)，一種情況的改善可以減少其他兩種情況。熱燃燒型熱氧化劑的缺點(diǎn)是輔助燃料價(jià)格高，導(dǎo)致裝置的運(yùn)行成本較高。

分隔壁熱氧化劑是指在熱氧化裝置中增加分隔壁熱交換器，以將來(lái)自燃燒室的廢氣的熱量傳遞至氧化裝置入口處的相對(duì)低溫的氣體，并進(jìn)行氧化反應(yīng)。預(yù)熱完成后可以推廣。在此階段，分隔壁熱交換器的熱回收率高達(dá)85％，因此大大減少了輔助燃料的消耗。通常，分隔壁熱交換器有三種類(lèi)型：管式，殼式和板式。由于必須將熱氧化溫度控制在800℃至1000℃的范圍內(nèi)，因此隔墻的熱交換必須由不銹鋼或合金材料制成。因此，分隔式熱交換器的成本很高，這也是其缺點(diǎn)。另外，材料的熱應(yīng)力也難以消除，這是壁式熱交換的另一個(gè)缺點(diǎn)。

蓄熱式熱氧化劑，簡(jiǎn)稱(chēng)RTO，在熱氧化裝置中包括蓄熱式熱交換器，可以在VOC預(yù)熱完成后進(jìn)行氧化反應(yīng)。在此階段，再生式熱氧化劑的熱回收率已達(dá)到95％，并且它占據(jù)的空間相對(duì)較小，消耗的輔助燃料也較少。由于當(dāng)前的儲(chǔ)熱材料可以使用陶瓷填料，因此它們可以處理腐蝕性或顆粒狀VOC氣體。

在這個(gè)階段，RTO設(shè)備分為兩種類(lèi)型：旋轉(zhuǎn)型和閥切換型。其中，閥切換類(lèi)型是最常見(jiàn)的一種。它由兩個(gè)或多個(gè)陶瓷填充床組成。切換閥門(mén)以達(dá)到改變氣流方向的目的。

6. VOCs處理技術(shù)-液體吸收法

液體吸收方法是指通過(guò)使吸收劑與有機(jī)廢氣接觸而將有機(jī)廢氣中的有害分子轉(zhuǎn)移至吸收劑，從而達(dá)到分離有機(jī)廢氣的目的。該處理方法是典型的物理和化學(xué)過(guò)程。將有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)移至吸收劑后，采用分析方法去除吸收劑中的有害分子，然后進(jìn)行循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)吸收劑的重復(fù)使用。

從作用原理的角度來(lái)看，該方法可分為化學(xué)方法和物理方法。物理方法是指利用物質(zhì)之間的相容性原理，將水作為吸收劑來(lái)去除有機(jī)廢氣中的有害分子，但是對(duì)于不溶于水的廢氣（例如苯），只能通過(guò)化學(xué)方法除去方法。它是通過(guò)有機(jī)廢氣和溶劑之間的化學(xué)反應(yīng)，然后將其除去的。

七，VOCs處理技術(shù)-凝結(jié)回收法

在不同的溫度下，有機(jī)物的飽和度是不同的。縮合回收法利用有機(jī)物的特性發(fā)揮作用。通過(guò)降低或增加系統(tǒng)壓力，蒸汽環(huán)境中的有機(jī)物會(huì)因冷凝而被萃取。在冷凝和萃取之后，有機(jī)廢氣可以被相對(duì)高度純化。缺點(diǎn)是操作相對(duì)困難，并且在室溫下用冷卻水不容易完成。它需要冷卻冷凝水，因此需要更多的成本。該處理方法主要適用于高濃度，較低溫度的有機(jī)廢氣的處理。