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VOCs处理技术调研分析

时间:2014-09-27 21:09来源:GEP Research 作者:GEP 点击:
VOCs处理技术调研分析

1.VOCs污染控制技术

VOCs的控制技术基本分为两大类。第一类是预防性措施,以更换设备、改进工艺技术、防止泄漏乃至消除VOCs排放为主,这是人们所期望的,但是以目前的技术水平,向环境中排放和泄露不同浓度的有机废气是不可避免的,这时就必须采用第二类技术。第二类技术为控制性措施,以末端治理为主。末端控制技术包含两类,第一类是非破坏性方法,即采用物理方法将VOCs回收;第二类是通过生化反应将VOCs氧化分解为无毒或低毒物质的破坏性方法。常用的控制技术如图(1-1)所示。


1.1回收技术
1-1VOC控制技术示意图

对于高浓度(>5000mg/m3)或比较昂贵的VOCs,宜采用回收技术加以循环利用。常用的回收技术主要有吸附、吸收、冷凝、膜技术等。

1.1.1吸附技术

吸附法是目前最广泛使用的VOCs回收法。它属于干法工艺,是通过具有较大比表面积的吸附剂对废气中所含的VOCs进行吸附,将净化后的气体排入大气。常见的的吸附剂有粒状活性炭、活性炭纤维、沸石、分子筛、多孔粘土矿石、活性氧化铝、硅胶和高聚物吸附树脂等。活性炭吸附法最适于处理VOCs浓度为300-5000ppm的有机废气,主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等;活性炭纤维吸附低浓度以至痕量的吸附质时更有效,可用于回收苯乙烯和丙烯腈等,但费用较活性炭吸附法高。该法已广泛用于喷漆行业的苯、乙醇和醋酸乙酯,制鞋行业的三苯(苯、甲苯、二甲苯)和丙酮,印刷行业的异丙醇、醋酸乙酯和甲苯,电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的吸附回收。

1.1.2吸收技术

吸收法是利用液体吸收液从气流中吸收气态VOCs的一种方法,常用于处理高湿度>(50%)VOCs气流。该法的处理浓度范围为500-5000ppm,效率高达95%~98%,但投资较大,设计困难,应用较少。其常用方式有填料塔和喷淋塔两种吸收法,吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸收设备的结构特征。该法对吸收剂和吸收设备的有较高的要求,而且需要定期更换吸收剂,过程较复杂,费用较高。

1.1.3冷凝技术

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,采用降低温度、提高系统的压力或者既降低温度又提高压力的方法,使处于蒸气状态的VOCs冷凝并从废气中分离出来的过程。冷凝法特别适用于处理VOCs浓度在10000ppm以上的较高浓度的有机蒸气,VOCs的去除率与其初始浓度和冷却温度有关。在给定的温度下,VOCs的初始浓度越大,VOCs的去除率越高。冷凝法在理论上可达到很高的净化程度,但是当浓度低于几个ppm时,须采取进一步的冷冻措施,使运行成本大大提高,所以冷凝法不适宜处理低浓度的有机气体,而常作为其他方法(如吸附法、焚烧法和使用溶剂吸收)净化高浓度废气的前处理,以降低有机负荷,回收有机物。

1.1.4膜技术

该法是一种新型高效分离技术,装置的中心部分为膜元件,常用的膜元件为平板膜、中空纤维膜和卷式膜,又可分为气体分离膜和液体分离膜等。气体膜分离技术利用有机蒸气与空气透过膜的能力不同,使二者分开。该法已成功地应用于许多领域,用其它方法难以回收的有机物,用该法可有效地解决。用该法回收有机废气中的丙酮、四氢呋喃、甲醇、乙睛、甲苯等(浓度为50%以下),回收率可达97%以上。膜分离法最适合于处理VOCs浓度较高的物流,对大多数间歇过程,因温度、压力、流量和VOCs浓度会在一定范围内变化,所以要求回收设备有较强的适应性,膜系统正能满足这一要求。近几年来,国外的实验室研究分离VOCs使用得最多的膜分离材料是聚二甲基硅氧烷PDMS。它从结构上看属半无机、半有机结构的高分子,具有许多独特性能,是目前发现的气体渗透性能好的高分子膜材料之一。研究人员大多是采用聚枫PS、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚间苯二甲酸乙二酯PEI等材料作为支撑层,使用PDMS涂层堵孔,作为选择性分离层,选择性分离VOCs/N2或空气体系,都取得了理想的实验结果。目前,我国采用膜分离法回收VOCs的工作刚刚开始研究,离实现工业化应用还有一段距离。

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