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            合輯:VOCs揮發性有機物污染防治技術大全

            http://wap.jturcotte.com   時間:2017-06-15   來源:科學儀器網

             

                   VOCs(volatile organic compounds)即揮發性有機物 ,是一類化學質的統稱,在常溫壓下通具有高蒸汽。我國現標準中VOCs是指20℃條件下蒸汽壓大于等于0.01kPa,或在特定適用條件下具有揮發性的全部機化,或在特定適用條件下具有揮發性的全部機化合物的統稱。


                   VOCs 組成復雜,主要包括烷烴、烯烴、芳香烴、鹵代烴、含氧烴、氮烴、硫烴、低沸點多環芳烴等。其中常見的VOCs種類有甲苯(Toluene Toluene )、二甲苯 (Xylene) 、對-二氯苯 (Para -dichlorobenzene) 、乙苯 (Ethyl benzene)、苯乙烯(Styrene) 、甲醛 (Formaldehyde) 、乙醛 (Acetaldehyde) 等。


                   一、來源

                   VOCs的排放來源分為自然源和人為源。全球尺度上,VOCs 排放以自然源為主;但對于重點區域和城市來說,人為源排放量遠高于自然源,是自然源的6-18倍。

                   在城市里,VOCs的自然源主要是綠色植被,基本屬于不可控源;而其人為源主要包括不完全燃燒行為、溶劑使用、工業過程、油品揮發和生物作用等。目前我國VOCs排放主要來自固定源燃燒、道路交通溶劑產品使用和工業過程。在眾多人為源中,工業源是主要的VOCs污染來源,具有排放集中、排放強度大、濃度高、組分復雜的特點。

             

                   二、防治技術
                   根據大氣中VOCs產生的原理和VOCs的理化性質,其控制技術可以分為兩大類,過程控制和末端控制。過程控制是針對VOCs的生產過程,從VOCs的原理上減少VOCs的產生,一般通過工藝提升、技術改造和泄漏控制來實現。末端控制則是針對VOCs的化學特性,著力于VOCs廢氣的治理,利用燃燒、分解等方法來控制VOCs的排放。

             

                   VOCs控制技術路徑分類
                   1、常見防治技術
                   VOCs污染治理技術一般包括:回收技術和銷毀技術?;厥占夹g主要包括:吸附技術、吸收技術、冷凝技術、膜分離技術等;銷毀技術主要包括:催化燃燒、生物降解、等離子體、光催化技術等。以下就針對部分污染治理技術進行梳理。


                   回收技術
                   1)吸附技術
                   原理:利用吸附劑與污染物質(VOCs)進行物理結合或化學反應并將污染成分去除。
                   適用范圍:中低濃度的VOCs的凈化。

                   優點:去除效率高,易于自動化控制。 
                   缺點:不適用于高濃度、高溫的有機廢氣,且吸附材料需定期更換。


                   2)吸收技術
                   原理:由廢氣和洗滌液接觸將VOCs從廢氣中移走,之后再用化學藥劑將VOCs中和、氧化或其它化學反應破壞。

                   適用范圍:高水溶性VOCs,不適用于低濃度氣體。 
                   優點:技術成熟、可去除氣態和顆粒物、投資成本低、占地空間小、傳質效率高、對酸性氣體高效去除。
                   缺點:有后續廢水處理問題、顆粒物濃度高、會導致塔堵塞、維護費用高、可能冒白煙。


                   3)冷凝技術
                   原理:冷凝將廢氣降溫至VOCs成份之露點以下,使之凝結為液態后加以回收之方法。

                   適用范圍:多用于高濃度、單一組分有回收價值的VOCs的處理。處理成本較高,故通常VOCs濃度≥5000ppm,適用冷凝處理,其效率介于50~85%之間;濃度≥1%以上時,則回收效率可達90%以上。冷凝法也經常搭配其它控制技術,例如:焚化、吸附、洗滌等作為前處理步驟。
                   優點:能使廢氣得到很高程度的凈化。
                   缺點:冷卻溫度、壓力要求高;治理費用相對較高。


                   4)膜分離技術
                   原理:用人工合成的膜分離VOCs物質。

                    適用范圍:高濃度VOCs,回收效率高于97%。
                    優點:可回收組分;高效;可集成其余技術。
                    缺點:成本較高;會造成膜污染;膜的穩定性差;通量小。
                    銷毀技術
                    1)催化燃燒技術
                   原理:發生一系列的分解、聚合及自由基反應,通過氧化和熱裂解、熱分解,*終產物是水、二氧化碳等無毒無害物質。

             

                   適用范圍:可應用于高濃度和低濃度的有機廢氣的處理。
                   優點:應用廣泛、設備簡單、投資少、操作方便、凈化徹底。
                   缺點:設備成分和運行成本相對較高。
                   2)生物降解技術
                   原理:利用微生物對廢氣中的污染物進行消化代謝,將污染物轉化為無害的水、二氧化碳及其它無機鹽類。

             

                   適用范圍:以微生物可分解物質為主,污染物為微生物的食物來源,可以生物處理的污染物包 括:碳氫氧組成的各類有機物、簡單有機硫化物、有機氮化物、硫化氫及氨氣等無機類等。 
                   優點:能耗低、費用低;氧化完全;能耗低。
                   缺點:能量利用率;光催化劑失活;可見光。


                   3)等離子體技術
                   原理:等離子體場富集大量活性物種,如離子、電子、激發態的原子、分子及自由基等;活性物種將污染物分子離解小分子物質。

             

                   適用范圍:低濃度VOCs,室內空氣凈化。
                   優點:實現VOCs低溫去除;適用于低濃度、大風量的VOCs;處理效率高,能耗低;凈化并清新空氣。
                   缺點:一次性投資較高;存在安全隱患。


                   4)光催化技術

                   原理:光催化劑納米粒子在一定波長的光線照射下受激生產電子空穴對,空穴分解催化劑表面吸附的水產生氫氧自由基,電子使其周圍的氧還原成活性離子氧,從而具備極強的氧化還原能力,將光催化劑表面的各種污染物摧毀。


                   適用范圍:適用于消除半封閉或封閉空間微量有害氣體的除臭或殺菌。

                   優點:條件溫和,常溫常壓;設備簡單、維護方便;減少甚至無二次污染。
                   缺點:占地面積大;氣候影響大;工況變化影響大。


                   2、組合技術
                   1)沸石轉輪+熱力焚燒技術 

                   2)沸石轉輪+蓄熱式燃燒 

                   3)冷凝+吸附技術 

                   4)吸附+蓄熱催化燃燒技術 

                   5)濾筒除塵+蓄熱催化燃燒 

                   6)吸附+高級氧化 

             

                   3、技術選擇
                   各種VOCs治理技術適用范圍比較
                   4、相對費用評估

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