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VOCs的净化处理技术有哪些?

作者:柱状活性炭 日期:2018-08-10 9:53:19 人气:

VOCs的净化处理技术有哪些

挥发性有机废气(Volatile Organic Compounds,VOCs)是指空气中存在的,在室温下蒸汽压大于70.91Pa,沸点低于260℃的挥发性有机物质。包括烷烃、VOCs芳香烃、烯烃、醇类、醛类、酮类、卤代烃。VOCs具有毒性、致癌性危害人体健康,而且还能通过光化学反应产生光化学烟雾,是空气污染的主要污染物之一。

VOCs的净化处理技术有以下几类

目前,对VOCs的治理方法主要有热破坏法、吸附法、吸收法、光催化剂降解法、冷凝法和生物控制等方法。

(1)热破坏法

热破坏法分为直接火焰燃烧法和催化燃烧法。虽然直接火焰燃烧法对VOCs的去除率可达99%,但由于在大多数情况下,VOCs的浓度较低,通量较大,在没有辅助燃料时不足以燃烧,实用意义不大。

催化燃烧法适合处理量大、浓度低的有机废气。催化燃烧能耗低、效率高,转化率在95%以上,不易生成高温下的二次污染物如二噁英、氮氧化物等。催化燃烧的关键是研发起燃点低、催化活性高、稳定价廉的催化剂。目前,国内外已有不少学者对它展开了研究工作。Kim等人研究了Pt,Pd的原子比例对Pt-Pd/γ-Al2O3催化剂活性和稳定性的影响,发现恰当的Pt-Pd原子比例可以促进Pt和Pd的协同作用,提高催化剂的活性和稳定性。国内学者余凤江等人采用共沉淀法制备了Cu-Mn-Ce-Zr复合氧化物催化剂,考察了对苯燃烧的催化活性,结果表明,该催化剂具有优良的催化活性,完全转化温度只有182℃。

(2)吸附法

吸附法具有效率高、净化彻底、易于推广实用、环境效益和经济效益良好等优点。目前最成熟的吸附系统是1977-1979年在日本开发成功的蜂窝轮吸附。经过多年的改善,蜂窝状吸附轮的性能得到了不断的提高,Mitsuma Y等人提出的制造蜂窝轮新方法,能够使VOCs的去除率高达90%-95%。

吸附法处理废气的关键是吸附剂。常用的有活性炭、活性氧化铝、硅胶、人工沸石等。另外,据张洪林等人的研究,炉灰渣也可以作为吸附材料,由于吸附剂容易失效,频繁更换所导致的高额费用是限制吸附法推广应用的瓶颈。

(3)吸收法

采用吸收法治理气态污染物在无机污染物治理中得到了广泛的应用,但对于有机废气,由于其水溶性一般不好,因而应用不太普遍。目前吸收有机气体的主要吸收剂是油类物质,但也有人另辟新径。日本的上殊勇等人根据环糊精对有机卤化物亲合性极强的特性,以环糊精的水溶液作为吸收剂对含有机卤化物的有机废气进行吸收,这种吸收剂具有无毒不污染,捕集后解吸率高,可反复使用的优点。

(4)光催化降解法

1972年日本的Fujishima和 Hondal发现TiO2单晶电极分解水,标志着纳米半导体多相光催化新时代的开始。国外通常采用TiO2粉末作为光催化剂降解苯系物。美国KSE公司开发出一种专利催化吸附剂,通过光催化氧化处理VOCs。刘亚兰等人将纳米TiO2与活性炭纤维复合,用来降解甲醛,进一步提高了净化效率。利用TiO2作为光催化剂净化空气的技术在国外已逐渐成熟,但国内的研究较少,近几年在做初步实验研究和动力学探讨。

(5)冷凝法

利用VOCs在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸气压的性质,采用降低系统温度或提高压力,使VOCs从废气中分离。实验表明,冷凝法对沸点在60℃以下的VOCs的去除率为80%-90%。此法适用于VOCs浓度大于5%的情况,对VOCs浓度太低的废气处理效果不理想。

(6)生物控制法

生物控制法是近年来发展起来的空气污染控制技术,其实质是附着在生物填料介质上的微生物在适宜的环境条件下,利用废气中的污染物作为碳源和能源,维持其生命活动,并将它们分解为CO2和H2O等无害无机物的过程,目前在发达国家已是成熟的工艺,是处理含VOCs废气的首选技术。在国内,生物控制法的优越性也日益被人们所认识。浙江大学采用自主研制的新型复合生物滤塔,耦合净化处理某制药厂含H2S(166.0-891.5mg/m3)和挥发性VOCs(100.0-1051.1mg/m3)的混合废气。由于复合生物滤塔同时具备了生物滴滤塔(BTF)和生物过滤塔(BF)的优点,在处理含H2S和VOCs混合废气时具有高效、节能、低耗等明显优势。

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