VOCs治理原理及分類
現在(zài)的揮發性有機汙染物的治理包含損壞性,非損壞性辦法,及(jí)這兩種辦法的組合。
損壞性的辦法包含焚燒、生物氧(yǎng)化、熱氧化、光催化氧化,低溫等離子體(tǐ)及其集成的技能,首要是由化學或生化(huà)反響,用光,熱(rè),微生物(wù)和催化劑將VOCs轉化成CO 2和H2O等無毒(dú)無機小分子化合物。
非損壞性(xìng)法,即收回法,首要是碳吸附、吸收、冷凝和膜別離技能,經過物理(lǐ)辦法,操控溫度(dù),壓力或用選擇性浸透膜和選(xuǎn)擇性吸附劑等來富集(jí)和別離揮發性有機化合物。
傳統(tǒng)的揮(huī)發性廢氣處理常用吸收、吸附法去除,焚(fén)燒去除等(děng),在*近幾年中,半導體光催化(huà)劑的技能體,低溫等離(lí)子得到了迅速發展。
下麵一起來數點(diǎn)下國內外都有哪些VOCs治(zhì)理(lǐ)工藝:
一、VOCs治理技能——熱損壞(huài)法(fǎ)
熱損壞法是指直接和輔佐(zuǒ)焚燒有機(jī)氣體,也就是VOC,或利用適宜的催化劑加速VOC的化(huà)學反響,終究到達下降有機物濃度,使其不再具有危害性的一種處理辦法。
熱(rè)損壞法關於濃度較低的有機廢氣處理效果比較好,因而,在(zài)處理低濃度廢氣中得到了廣泛運用。這種(zhǒng)辦法首要分為兩種,即直(zhí)接火焰焚(fén)燒和催化(huà)焚燒。直接火焰焚燒對有機廢氣的(de)熱處理功率相對較高,一(yī)般狀況下可到(dào)達 99%。而催(cuī)化焚(fén)燒指的是在催化床層的效果下,加速有機廢氣的化學反響(xiǎng)速度(dù)。這種辦法比直接焚燒用時更少,是高濃(nóng)度、小流量有機廢氣(qì)淨化的首選技能。
二、VOCs治理(lǐ)技能——吸附(fù)法
有機廢氣中的吸附(fù)法首要適用於低濃度、高通量有機廢氣(qì)。現階段,這種有機廢氣的處理辦法現已適當成熟,能量耗(hào)費比較小(xiǎo),可是處理功率卻非常高,並且能夠徹底淨化有害有機廢氣。實踐證明(míng),這種處理辦法值得推廣運用。
可(kě)是這種辦法也存在(zài)必定缺陷,它需要的設備體積比較(jiào)龐(páng)大,並且工(gōng)藝流程比較複雜;如(rú)果廢氣中(zhōng)有大量雜(zá)質,則簡略導致工作人員中毒。所以,運用此辦法處理廢(fèi)氣的關鍵在於吸附劑。當時,選用吸附法處理有機廢(fèi)氣,多運用活性炭,首要是因為活性炭細孔結構比較好,吸附性比較強。
此外,經過氧化鐵或臭氧處理,活性炭的吸附功能將會更好,有機(jī)廢氣的處理將會愈加安全和有用。
三(sān)、VOCs治理技能——生物處理法(fǎ)
從處理的根本原理上講,選用生物處理辦法(fǎ)處理有機廢氣,是(shì)運用微生物的生理進程把有機廢氣中的有害物質(zhì)轉化為簡略(luè)的無機物,比方CO2、H2O和其它簡略無機物等(děng)。這是一(yī)種無害的有機廢氣(qì)處理辦法。
一般狀況下(xià),一(yī)個完整的(de)生物處理有機廢氣進程包含3個根本進程:a) 有機廢氣中的有機汙染物首先與(yǔ)水接觸,在水中能夠迅速溶解;b) 在液膜(mó)中溶解的有機物,在液態濃(nóng)度低的狀況下,能(néng)夠逐步擴散到生物膜中,進而被(bèi)附著在生物膜上的微生(shēng)物(wù)吸收;c) 被微生物吸(xī)收的有機廢氣,在其(qí)本身生理代謝進程中,將會被降解,終究轉化(huà)為對環境沒有危害的化合物質。
四(sì)、VOCs治理技能——變壓吸附(fù)別離與淨化技能
變(biàn)壓吸(xī)附別(bié)離與淨(jìng)化技(jì)能是利用氣體組(zǔ)分可吸附在固體資料上的特(tè)性,在(zài)有機廢氣與別離淨化設備中,氣體的壓力會(huì)出現必定的變化,經過這種壓力變化來處理有機廢氣。
PSA 技能首要運用的是物理法,經過物理法來完(wán)結有機廢氣的淨化,運用資料首要是沸石分子篩。沸石分子篩,在吸附選擇性和吸附量兩(liǎng)方麵有必定優勢。在必定(dìng)溫度和壓力下,這種沸(fèi)石分子篩能夠吸附有機(jī)廢氣中的有機成分,然後把剩餘氣體輸(shū)送到下個(gè)環節中。在吸附有機廢氣(qì)後,經過必定工序將其轉化,保持(chí)並提高(gāo)吸(xī)附劑的再生能力,進而可讓吸附劑再次投入運用,然後重複上進程工序,循環反複,直到有機廢氣得到(dào)淨化。
近(jìn)年來,該技能開始在(zài)工業生產(chǎn)中運用,關於氣體別離有傑出效果。該技能的首要優勢有(yǒu):能源(yuán)耗費少、成本比較低(dī)、工序操作自動化及別離淨化後混合(hé)物純度比較高、環境汙染小等。運用該技能關於(yú)收回(huí)和處理有必定價值的氣體效果傑出,商場發展前景廣闊,成為未來有機(jī)廢氣處理技能的發展方向。
五、VOCs治理技能——氧化法
關於有毒(dú)、有(yǒu)害,並且(qiě)不需要收回的VOC,熱氧化法是*適合的處(chù)理技(jì)能和辦法。氧化法的根本原理:VOC與O2發作氧化反響,生成CO2和(hé)H2O,化學方程式如下:
從化學反響方程式上看,該氧化反響和化學上的焚燒進(jìn)程相類似(sì),但(dàn)其由於VOC濃(nóng)度比較低(dī),在化學反響中不會發(fā)作肉眼(yǎn)可見的火焰。一般狀(zhuàng)況下,氧化法(fǎ)經過兩種辦法可確(què)保氧化反響的順利進行:a) 加熱。使含有VOC的有機廢氣(qì)到(dào)達反響溫度;b) 運用催化劑。如果溫度比較低(dī),則氧化反(fǎn)響可在催化(huà)劑外表進行。 所(suǒ)以,有機廢氣處理的氧化法(fǎ)分為以下(xià)兩種辦法:
a) 催化氧化法。現(xiàn)階段(duàn),催化(huà)氧化法運用的催化劑有兩種(zhǒng),即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑首要包含Pt、Pd等(děng),它們以細顆粒辦法(fǎ)依附在催化劑載體上(shàng),而(ér)催(cuī)化劑載(zǎi)體通常是金屬或陶瓷蜂窩,或散(sàn)裝填料;非貴金屬(shǔ)催化劑(jì)首要是由過渡元(yuán)素金屬氧化物,比方MnO2,與粘合劑經過必定比例混合,然後製成的催化劑。為(wéi)有用防止催(cuī)化劑(jì)中毒後喪失催化活性,在處理前有(yǒu)必要徹底鏟除可使催化劑中毒的物質,比方Pb、Zn和Hg等。如果有機廢氣中(zhōng)的催化劑毒物、遮蓋質無法鏟除,則不可運用這種催化氧化法處理VOC;
b) 熱氧化法。熱氧化法(fǎ)當時分為三種:熱力(lì)焚燒式、間壁式、蓄熱式。三種辦法的首要差異在於熱量收回辦法。這三種辦法均能催化法結合,下降化學反響的反響溫度。
熱力焚燒式(shì)熱氧化器(qì),一般狀況下是指氣體焚燒(shāo)爐。這(zhè)種氣體(tǐ)焚燒爐由助燃劑、混合區和焚燒室三部分組成。其間,助燃劑,比方天然氣、石油等,是輔佐燃料,在焚燒進程中,焚燒爐內(nèi)發作的熱(rè)混合(hé)區可對VOC廢氣預熱,預熱後(hòu)便可為有機廢氣的處理供給滿足空間、時刻,終究完結有機廢氣的無害化處理。
在供氧足夠條件下,氧化反響的反(fǎn)響(xiǎng)程度——VOC去除率——首要取決於“三T條件”:反響(xiǎng)溫度(Temperat)、時刻(Time)、湍流混合狀況(Turbulence)。這“三T條件”是相互聯絡的,在必定範圍內,一個條件的改進可使別的兩個條件下(xià)降。熱力焚燒式熱氧化器的缺陷在於:輔佐燃料價格高,導致設備操作費用比較高(gāo)。
間壁式熱氧化器指的是在熱氧化設備中,參加間壁式(shì)熱交換(huàn)器,進而把焚燒室排出氣體的熱(rè)量傳送給氧化設備進口處(chù)溫度比較低(dī)的氣體,預熱(rè)完結後便可促進氧化反響。現階段,間壁式熱交換器的熱收回率*高可達85%,因而大幅下降了輔佐燃料的耗費。一般狀況下,間壁式熱交換器有三種辦法:管式、殼式和板式(shì)。由於熱氧化溫度有必要操控(kòng)在800 ℃~1 000 ℃範圍內,因而,間壁(bì)式熱交換有必要由不(bú)鏽鋼或合金資料製成。所以間壁(bì)式熱交換器的造(zào)價適(shì)當高,而這也是其缺陷地點(diǎn)。此外,資料的熱應力也很難消除,這是間壁式熱交換的別的一個(gè)缺(quē)陷。
蓄熱式熱氧化器,簡稱為RTO,在熱氧化設備中計入蓄熱式熱(rè)交換(huàn)器,在完結VOC預熱後(hòu)便可進行氧化反(fǎn)響。現階(jiē)段,蓄熱式熱氧化(huà)器的熱收回率現已到達了95%,且其占用空間比較小,輔佐燃料的耗費也比較少。由於當時(shí)的蓄熱資料可運用陶瓷填料,其(qí)可處理(lǐ)腐蝕性或含有顆粒物的VOC氣體。
現階段,RTO設備分為旋轉式和(hé)閥門切(qiē)換(huàn)式兩種,其(qí)間,閥門切換式是*常(cháng)見的一種,由2個或多個陶瓷填充床組成,經過切換閥門來(lái)到達(dá)改變氣流方(fāng)向(xiàng)的意(yì)圖。
六、VOCs治(zhì)理技能——液體吸收法
液體吸收法指(zhǐ)的是經過吸收劑與有機廢氣接觸,把有機廢氣中的有害分子轉移到吸收劑中,從而(ér)完結別離有機廢氣的意圖。這種處理辦法是一(yī)種典型的(de)物理化學效果進程。有機廢氣轉移到吸收劑中後,選用解析辦法把吸收劑中有害分子去除掉,然後收回,完結吸收劑的重複運用和利用。
從效果原理的角度區分,此(cǐ)辦法可分(fèn)為化學(xué)辦法和(hé)物理(lǐ)辦法(fǎ)。物理辦(bàn)法是指利用物質之間相溶的原(yuán)理,把水看作吸收劑,把有機廢氣中(zhōng)的有害分子去除掉,可是關於不溶於水的廢氣,比方苯,則隻能經(jīng)過化(huà)學辦法鏟除,也就是經過有機廢(fèi)氣與溶劑(jì)發作化學反響,然後予以去除。
七、VOCs治理技能——冷凝收回法
在不(bú)同溫度下,有機物質的飽和度不同,冷凝收回法就(jiù)是利用有機物這一特點來(lái)發揮效果,經過(guò)下降(jiàng)或提高係(xì)統壓力,把處於蒸汽(qì)環境中的有機物質經(jīng)過(guò)冷凝辦法提(tí)取出來。冷凝提取後,有機廢氣便可得到比較高的淨化。其(qí)缺陷是操作難度比較大,在常(cháng)溫下也不(bú)簡略(luè)用冷卻水來完結(jié),需要給冷凝水降(jiàng)溫,所以需(xū)要(yào)較(jiào)多費用。這種處理辦(bàn)法首要(yào)適用於(yú)濃(nóng)度高且溫度比較低的有(yǒu)機廢氣處理。
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