隨著工業(yè)化程度的不斷提高，VOCs的污染有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢。而隨著最近環(huán)保政策的愈加嚴(yán)厲，對有機(jī)污染廢氣的排放控制就顯得更為重要了。下面一起來看看國內(nèi)外都有哪些技術(shù)呢？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢？

一 處理原理及分類

目前的揮發(fā)性有機(jī)污染物的治理包括破壞性，非破壞性方法，及這兩種方法的組合。

破壞性的方法包括燃燒、生物氧化、熱氧化、光催化氧化，低溫等離子體及其集成的技術(shù)，主要是由化學(xué)或生化反應(yīng)，用光，熱，微生物和催化劑將VOCs轉(zhuǎn)化成CO2和H2O等無毒無機(jī)小分子化合物。

非破壞性法，即回收法，主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分離技術(shù)，通過物理方法，控制溫度，壓力或用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑等來富集和分離揮發(fā)性有機(jī)化合物。

傳統(tǒng)的揮發(fā)性廢氣處理常用吸收、吸附法去除，燃燒去除等，在最近幾年中，半導(dǎo)體光催化劑的技術(shù)體，低溫等離子得到了迅速發(fā)展。

二 處理工藝解析

1.吸附工藝

吸附法主要適用于低濃度氣態(tài)污染物的凈化，對于高濃度的有機(jī)氣體，通常需要首先經(jīng)過冷凝等工藝將濃度降低后再進(jìn)行吸附凈化。吸附技術(shù)是最為經(jīng)典和常用的氣體凈化技術(shù)，也是目前工業(yè)VOCs 治理的主流技術(shù)之一。吸附法的關(guān)鍵技術(shù)是吸附劑、吸附設(shè)備和工藝、再生介質(zhì)、后處理工藝等。

活性炭因其具有大比表面積和微孔結(jié)構(gòu)而廣泛應(yīng)用于吸附回收有機(jī)氣體。目前，對活性炭吸附有機(jī)氣體的研究主要集中在吸附平衡的預(yù)測、活性炭材料的改性及有機(jī)物的物化性質(zhì)對活性炭吸附性能的影響。

優(yōu)點(diǎn)：

適用于低濃度的各種污染物；

活性炭價(jià)格不高，能源消耗低，應(yīng)用起來比較經(jīng)濟(jì)；

通過脫附冷凝可回收溶劑有機(jī)物；

應(yīng)用方便，只與同空氣相接觸就可以發(fā)揮作用；

活性炭具有良好的耐酸堿和耐熱性，化學(xué)穩(wěn)定性較高。

缺點(diǎn)：

吸附量小，物理吸附存在吸附飽和問題，隨著吸附劑的消耗，吸附能力也變?nèi)?，使用一段時(shí)間后可能會出現(xiàn)吸附量小或失去吸附功能；

吸附時(shí)，存在吸附的專一性問題，對混合氣體，可能吸附性會減弱，同時(shí)也存在分子直徑與活性炭孔徑不匹配，造成脫附現(xiàn)象；

2.吸收工藝

用溶液、溶劑或清水吸收工業(yè)廢氣中的揮發(fā)性氣體，使其與廢氣分離的方法叫吸收法。溶液、溶劑、清水稱為吸收劑。吸收劑不同可以吸收不同的有害氣體。

吸收法使用的吸收設(shè)備叫吸收器、凈化器或洗滌器。吸收法的工藝流程和濕法除塵工藝近似，只是濕法除塵工藝用清水，而吸收法凈化有害氣體要用溶劑或溶液。

優(yōu)點(diǎn)：

吸收法工藝比較簡單，設(shè)備投資較低，操作和維修費(fèi)用基本與碳吸附法相當(dāng)，由于吸收介質(zhì)是采用煤油和吸收液，因此沒有二次污染問題。

缺點(diǎn)：

此工藝方法回收效率低，對于環(huán)保要求較高時(shí)，很難達(dá)到允許的油氣排放標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)備占地空間大；能耗高；吸收劑消耗較大，需不斷補(bǔ)充。

3.冷凝工藝

油品在儲運(yùn)和銷售過程中部分輕烴組分揮發(fā)進(jìn)入大氣，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境危害。同時(shí)有機(jī)溶劑廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，每年都有大量的有機(jī)溶劑揮發(fā)到空氣中，危害人類健康，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。采取合適的方法回收這些揮發(fā)性有機(jī)物不但可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本，而且具有巨大的環(huán)保效益。

冷凝法是用來回收VOCs的一種有效方法，其基本原理是利用氣態(tài)污染物在不同的溫度和壓力下具有不同飽和蒸汽壓，通過降低溫度和增加壓力，使某些有機(jī)物凝結(jié)出來，使VOCs得以凈化和回收。

優(yōu)點(diǎn)：

冷凝法是利用物質(zhì)沸點(diǎn)的不同回收，適合沸點(diǎn)較高的有機(jī)物，該方法具有回收純度高、設(shè)備工藝簡單、能耗低的優(yōu)點(diǎn)；并有設(shè)備緊湊、占用空間小、自動(dòng)化程度高、維護(hù)方便、安全性好、輸出為液態(tài)油可直接利用等優(yōu)點(diǎn)；

缺點(diǎn)：

單一冷凝法要達(dá)標(biāo)需要降到很低的溫度，耗電量巨大，不是真正意義上的“節(jié)能減排”。

4.膜分離工藝

在石油開采和儲運(yùn)過程中，部分油品揮發(fā)到大氣中形成的油氣中，除空氣外，主要C4-C5以及少量芳香烴。這些有機(jī)蒸氣排放不僅造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，而且對空氣質(zhì)量有很大影響，進(jìn)而影響人類的健康，目前，有機(jī)蒸氣的分離回收方法主要是冷凝、活性炭吸附、膜分離法、溶劑吸收法。膜分離技術(shù)是一種效率較高的分離方法 。

優(yōu)點(diǎn)： 

膜分離技術(shù)是近代石油化工學(xué)科中分離科學(xué)的前沿技術(shù)。它具有投資小、見效快、流程簡單、回收率高、能耗低、無二次污染的特點(diǎn)，具有較高的科技含量；

缺點(diǎn)：

投資大；膜國產(chǎn)率低，價(jià)格昂貴，而且膜壽命短；膜分離裝置要求穩(wěn)流、穩(wěn)壓氣體，操作要求高。

5.燃燒工藝

一類VOCs 處理方法是所謂破壞性技術(shù)，即通過化學(xué)或生物的技術(shù)使VOCs 轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水以及氯化氫等無毒或毒性小的無機(jī)物。燃燒法即屬此類技術(shù)。

燃燒法分直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法適合處理高濃度 VOCs 的廢氣，因其運(yùn)行溫度通常在800-1200℃時(shí)，工藝能耗成本較高，且燃燒尾氣中容易出現(xiàn)二惡英、NOx等副產(chǎn)物；由于廢氣中VOCs濃度一般較低，僅僅依靠反應(yīng)熱，一般難以維持反應(yīng)所需的溫度。

為了提高熱經(jīng)濟(jì)性，人們開展了大量的研究，一個(gè)方向是改進(jìn)催化劑的性能使反應(yīng)溫度降低。另一個(gè)方向是研究新的工藝技術(shù)、新的反應(yīng)器設(shè)計(jì)以使反應(yīng)能在較高的溫度下自熱地實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)點(diǎn)：

相較與直接燃燒法其輔助燃料費(fèi)用低，二次污染物NOx生成量少，燃燒設(shè)備的體積較小，VOCs去除率較高；

缺點(diǎn)：

催化劑價(jià)格較貴，且要求廢氣中不得含有會導(dǎo)致催化劑失活的成分。

6.生物過濾工藝

利用微生物的新陳代謝過程對多種有機(jī)物和某些無機(jī)物進(jìn)行生物降解，可以有效去除工業(yè)廢氣中的污染物質(zhì)，此即為處理有機(jī)廢氣的生物法。

最先提出采用微生物處理廢氣構(gòu)想的是 Bach，他曾于1923年利用土壤過濾床處理污水處理廠散發(fā)的含 H2S 惡臭氣體。在德國和荷蘭的許多地區(qū)，該技術(shù)已大規(guī)模并成功地應(yīng)用于控制氣味，揮發(fā)性有機(jī)化合物和空氣中的有毒排放，許多常見的空氣污染物的控制效率已經(jīng)達(dá)到90％以上。

優(yōu)點(diǎn)：

適用范圍廣，處理效率高，工藝簡單，費(fèi)用低，無二次污染 。

缺點(diǎn)：

對高濃度、 生物降解性差及難生物降解的 VOCs 去除率低 。

7.等離子體工藝

等離子體污染物控制技術(shù)利用氣體放電產(chǎn)生具有高度反應(yīng)活性的粒子與各種有機(jī)、無機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng)，從而使污染物分子分解成為小分子化合物或氧化成容易處理的化合物而被去除。

這一技術(shù)的最大特點(diǎn)是可以高效、便捷地對多種污染物進(jìn)行破壞分解，使用的設(shè)備簡單，占用的空間較小，并適合于多種工作環(huán)境。

優(yōu)點(diǎn)：

處理效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，特別對芳烴的去除效率高。

缺點(diǎn)：

對高濃度 VOCs 處理效率一般，目前主要停留在實(shí)驗(yàn)室階段，缺乏實(shí)際應(yīng)用。

8光催化氧化工藝

光化學(xué)和光催化氧化法是目前研究較多的一種高級氧化技術(shù)。光催化反應(yīng)即在光的作用下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。分子吸收特定波長的電磁輻射后，是分子達(dá)到激發(fā)態(tài)，然后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的物質(zhì)，或成為熱反應(yīng)的引發(fā)劑。

優(yōu)點(diǎn)：

處理效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，適用于低濃度廣范圍的 VOCs特別對芳烴的去除效率高；

缺點(diǎn)：

對高濃度 VOCs 處理效率一般；主要還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，缺乏實(shí)際應(yīng)用。

9沸石轉(zhuǎn)輪+RTO工藝

VOCs廢氣通過沸石濃縮轉(zhuǎn)輪后，能有效被吸附于沸石中，達(dá)到去除的目的。經(jīng)過沸石吸附的揮發(fā)性氣體被潔凈后直接通過煙囪排放到大氣中，轉(zhuǎn)輪持續(xù)以1-6轉(zhuǎn)/小時(shí)的速度旋轉(zhuǎn)。

同時(shí)將吸附的揮發(fā)性有機(jī)物傳送至脫附區(qū)，于脫附區(qū)中利用一小股加熱氣體將揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行脫附，脫附后的沸石轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)至吸附區(qū)，持續(xù)吸附揮發(fā)性有機(jī)氣體。脫附后的濃縮有機(jī)廢氣送至焚化爐進(jìn)行燃燒轉(zhuǎn)成二氧化碳及水蒸氣排放至大氣中。

來源：化工707