挥发性有机物（VOCs）治理技术研究进展及探讨

来源:用户上传      作者:

　　摘要：挥发性有机物（VOCs）作为PM2.5和O3的关键前体物，对城市灰霾和光化学污染有重要贡献。本文介绍了常用的VOCs治理技术的适用性，包括吸附法、热力燃烧法、催化燃烧法、吸收法、回收法、低温等离子法等，燃烧法和回收法具有更广阔的应用前景，为企业VOCs治理技术的选择提供参考。
　　关键词：挥发性有机物（VOCs）;吸附;燃烧;回收
　　中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）07-00-02
　　Abstract： As key precursors of PM2.5 and O3， Volatile organic compounds （VOCs） have an important contribution on formation of urban smog and photochemical pollution. This paper introduces the applicability of treatment technologies currently used for VOCs， including adsorption， thermal combustion， catalytic combustion， absorption， recovery， low-temperature plasma， etc. Compared with others， the combustion method and recovery method have broader application. It can provide a reference for the choice of treatment technology.
　　Key words：Volatile organic compounds （VOCs）;Adsorption; Combustion; Recovery
　　挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，简称VOCs）是参与大气光化学反应的有机化合物，或者根据规定的方法测量，或者核算确定的有机化合物[1]。VOCs不仅本身具有较强毒性，还是PM2.5和O3的关键前体物，对城市灰霾和光化学污染有重要贡献。近年来，国家和地方相继出台了一系列的VOCs污染防治政策和标准，对工业源VOCs的排放提出了严格的要求[2-3]。目前，市场上的VOCs治理技术种类繁多，各种VOCs治理技术都存在一定的适用性和局限性。因此，技术的选用对企业尤为重要。
　　1 常用VOCs治理技术
　　目前常用的有机废气治理工艺有热力燃烧法、催化燃烧法、吸收法、冷凝回收法、吸附法、低温等离子法、生物法、光催化氧化法等，以下对各种工艺进行介绍：
　　1.1 热力焚烧法
　　热力焚烧技术是用燃料辅助燃烧，使VOCs在高温下氧化成为CO2和H2O。直接焚烧工艺适用于高浓度、可燃的VOCs废气治理。对于中低浓度的VOCs废气则需要靠燃料助燃，消耗大量燃料，设备运转能耗及费用高，高温下可能会生成NOx，造成二次污染。
　　1.2 催化燃烧法
　　在催化剂的作用下，废气中的VOCs等可燃组分在较低的温度（250～350℃）下进行氧化，将VOCs氧化成CO2和H2O。催化燃烧为无火焰燃烧，安全性好，但对工艺条件要求严格，不允许废气中含有影响催化剂寿命和处理效率的物质。
　　1.3 吸收法
　　吸收技术是采用专用的低挥发或不挥发液体为吸收剂，利用废气中各种组分在吸收剂中溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的VOCs被吸收而去除，常见的吸收剂为专用吸收剂、柴油等。该方法设备简单，一次性投资费用低，但通常净化效率不高，会产生二次污染。
　　1.4 冷凝回收法
　　冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一性质，采用降低系统温度或提高系统压力，使处于蒸汽状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。该法多用于高浓度（≥5000ppm）、单一组分有回收价值的VOCs的处理。
　　1.5 吸附法
　　1.5.1 直接吸附法
　　吸附法用各种固体吸附剂（如活性炭、活性炭纤维、分子筛等）对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法。吸附法主要用于中低浓度大风量VOCs废气的净化。该方法净化效率高，操作方便，但吸附剂容量有限，更换频繁。
　　1.5.2 吸附——回收法
　　该法利用活性炭等吸附剂吸附有机废气，饱和后采用蒸汽、热气流将吸附材料的VOCs脱附出来，蒸汽与脱附出来的有机气体经冷凝、分离，可回收有机液体。该法净化效率较高，适用于单一组分的有机废气治理。
　　1.5.3 吸附——催化燃烧法
　　该法利用活性炭或者分子筛吸附浓缩低浓度的有机废气，吸附接近饱和后引入热空气加热活性炭，使有机废气脱附出来进入催化燃烧床进行催化燃烧。该法适用于低浓度、大风量有机废气。
　　1.6 低温等离子体法
　　低温等离子体技术是近年来发展起来的废气治理新技术。等离子体中存在大量电子、离子、活性基和激发态分子等有极高化学活性的粒子，使很多需要很高活化能的化学反应能够发生，转化或分解有机物。低温等离子体技术适用于低濃度VOCs净化，具有装置简单、阻力低等优点。在工业VOCs净化过程中，存在能耗高、降解产物不完全等缺点。
　　1.7 光催化氧化法
　　光催化氧化法主要是利用特定波长的光（通常为紫外光）照射光催化剂，激发出“电子-空穴”对，产生具有极强氧化能力的自由基活性物质，将吸附在催化剂表面上的VOCs氧化成为CO2和H2O等无毒无害物质。光催化氧化技术反应条件温和、设备简单，但存在光子效率低、催化剂易失活等缺点。
　　2 各种治理技术对比分析
　　各种VOCs治理技术都有各自的适用性和局限性。针对低浓度、大风量、无回收价值的有机废气，可采用吸附-燃烧法进行有效治理，减少投资和运行费用;针对有回收价值的有机废气，可采用回收法进行处理;针对高浓度、无回收价值的有机废气，可采用焚烧法进行处理。
　　3 结论
　　目前，VOCs污染防治已成为我国大气污染控制的重要内容，大多数企业的VOCs尚未得到有效治理。VOCs治理技术种类繁多，从综合分析来看，燃烧和回收工艺的治理效果较好，但工艺和关键材料有待进一步研究和优化，需降低投资和运行费用，以提高工艺的适用性。
　　参考文献
　　[1]DB44/1837—2016，集装箱制造业挥发性有机物排放标准[S].广东省环境保护厅，2016.
　　[2]王海林，张国宁，聂磊等.我国工业VOCs减排控制与管理对策研究[J].环境科学，2011，32（12）：3462-3468.
　　[3]杨利娴，黄萍，赵建国等.我国印刷业VOCs污染状况与控制对策[J].包装工程，2012，33（3）：125-131.
　　[4]魏金红.我国二氧化硫污染状况及控制对策[A].中国环境科学学会（Chinese Society for Environmental Sciences）.2015年中国环境科学学会学术年会论文集（第二卷）[C].中国环境科学学会（Chinese Society for Environmental Sciences）：中国环境科学学会，2015：3.
　　收稿日期：2019-03-01
　　作者简介：张栖（1983-），女，汉族，硕士学位，讲师，研究方向为大气污染治理技术。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14994301.htm