挥发性有机化合物的净化处理工艺.pdf

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全国气体净化信息站2008年技术交流会论文集
辉发性有机化合物的净化处理工艺
蔡河山,黎晓霞,徐颂
(佛山科学技术学院资源环境系,广东佛山528000)
摘要:有机废气中大多含有低浓度的苯、甲苯、苯乙烯、多环芳烃等挥发性有机化合物(VOCs)。治
理VOCs污染是大气污染治理的重要邵分。叙述了吸收法、吸附法、生物法和低温等离子体四种技术的
废气净化原理和国内外研究进展情况,并对其发展前景和研究方向进行了探讨。文中最后提出了有机
废气的联合协同处理方法是今后的一个重要研究方向,并存在巨大的研究空间。
关词:挥发性有机物;处理;工艺;等离子体
挥发性有机化合物(VOCs, Volatile Organic种新的复方液吸收法,其工艺流程见图1。该法提
Compounds)是石油化工、制药、印刷、制鞋、喷漆等高了吸收效率,使低浓度苯类废气的净化处理效率
行业排放的最常见的一类污染物。该类有机物大多达到87.5%,且该项技术具有投资省、运行成本低、
具有毒性,部分已被列为致癌物质,如甲醛、氯乙烯、净化效率高、易操作等特点,有很好的推广应用
苯、多环芳烃等,其对环境、动植物的生长及人类健价值。
康造成很大的危害。随着工业的发展和人们生活水
复方吸收液」水泵
平的提高,VOCs的排放量与日俱增,并具有范围
苯类有机废气一集气一ー吸收梱一风一排空
广、排放量大等特点。1990年美国《清洁空气法》修
正案列举了189种有毒有害气体,其中大部分是
度液再生或燃燚
VOCs。开展有机废气尤其是VOCs的综合治理研
图1复方液吸收法处理低浓度苯类
究已成为当前国际环境的热点,在我国2010年环境
有机废气工艺流程
规划中,有机废气治理也被确定为我国今后应重点2吸附法
发展的研究课题之一。
在处理有机废气的方法中,吸附法应用极为广
近年来,人们对机废气治理控制技术的研究已泛,与其它方法相比具有去除效率高,净化彻底,能
取得了较大进展,也开发出了一些卓有成效的新技耗低,工艺成熟,易于推广实用的优点,具有很好的
术,尤其是吸收法、吸附法?、生物法、催化燃烧环境和经济效益。该法处理有机废气效率的关键取
法们及等离子技术[?等。
决于吸附剂,其中已经广泛商业化的吸附剂主要有
1吸收法
粒状活性炭和活性炭纤维两种,其他的吸附剂如沸
吸收法是以液体为吸收剂,通过洗涤吸收装置石、分子筛等也有工业应用,但因费用较高限制了它
使废气中的有害成分被液体吸收,从而达到净化废们的实际推广。
气的目的。该处理方法投资费用较少,运行成本也
河北中环环保设备有限公司开发成功一种有机
较低,因而在一些中小型企业中的应用比较广泛。废气回收装置一一活性炭纤维有机废气吸附回收装
利用VOCs能与大部分油类物质互溶的特点,用高置。该工艺所采用的处理装置是以2~3个组合型
沸点、低蒸汽压的油类作为吸收剂来吸收VOCs,常BTP环式吸附器为主体设计而成的吸附回收系统
见的吸收器是填料洗涤吸收塔,用液体石油类物质吸附箱是整个装置的核心,所有吸附一脱附一再生
回收苯乙烯就是一例,因苯乙烯极性弱,能与液体石工序均在吸附箱内完成。其他系统包括废气系统、
油类物质很好互溶。为强化吸收效果,可用液体石蒸汽脱附系统、冷凝回收系统、干燥系统和自动控制
油类物质,表面活性剂和水组成乳液来作吸收液。系统。此外,近几年,由于环保要求的更加严格,
在传统吸收法的基础上,李湘凌等[提出了
吸附技术也得到了迅速的发展,出现了一些新的吸
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附工艺和设备,如吸附一热再生一催化燃烧净化工在净化挥发性有机废气污染方面的研究和应用日趋
艺、吸附一水蒸汽再生一溶剂回收净化工艺等,其工活跃,也已成为工业废气净化研究的前沿热点课题
艺流程见图2和图32
之一。然而,生物反应器涉及气、液、固3相传质及
生化降解过程,影响因素多而复杂,有关的理论研究
净化气
及实际应用还不够深人,需要进一步探讨和
研究12]。
脱附风机
吸附塔
吸附塔
等离子技术
等离子技术是20世纪60年代形成的基于高能
?化反应器
物理、放电物理、放电化学、反应工程学、高压脉
原料风机
冲技术领域的一门交又科学。该技术作为一种高效
率、低能耗、使用范固广、处理量大、操作简单的
图2吸附一热再生一催化燃烧净化工艺
环保处理新技术,近年来逐渐显示出良好的技术优
水蒸汽
净化气
势,应用范围不断拓宽1]。根据体系能量状态、温
度和离子密度,等离子体通常可分为高温等离子体
和低温等离子体。其中,低温等离子体处于热力学
吸附塔
吸附塔
非平衡状态,各种粒子温度不相同。低温等离子体
水分离器
可通过前沿陡、脉宽窄的高压脉冲放电在常温常压
原气料风机
收溶剂
下获得,其中的高能电子和O?、OH?等活性粒子
冷却器
可与各种污染物如CO、HC、NO、SO2等发生作用,
水
转化为CO2、H2O、N2、SO2等无害或低害物质.从
图3吸附-水蒸汽再生一溶剂回收净化工艺
而使废气得到浄化。它可促使一些在通常条件下不
3生物法
易进行的化学反应得以进行,甚至在极短时间内
有机废气的生物处理法即利用微生物的新陈代完成]。
谢过程对多种有机物和某些无机物进行生物降解,
由于低温等离子体技术在经济和技术上所具有
可以有效去除工业废气中的污染物质。生物法的核的优势,近几十年来低温等子体技术己成为VOCs
生物反应器,工作的机理如图4所示,其过程治理研究领域的前沿热课题。国内外的很多组织都
一般可分为以下3步:(1)污染物由气相到液相的在进行这方而的研究,并取得了一定的阶段性成
传质过程;(2)通过扩散和对流,污染物从液膜表面果的。复且大学郑光云等?采用介质阻挡放电产
扩散到生物膜中;(3)微生物将污染物转化为生物生低温等离子体,对含有甲苯的空气进行处理。研
量、新陈代谢副产物或者二氧化碳和水。目前,有机究表明,甲苯的脱除率可以达到100%,主要产物为
废气生物处理技术主要有生物滤池、生物滴滤池和CO2和H2O。研究中也发现一些问题,如在VOCs
生物洗涤器。
浓度较高时放电后会有聚合物产生,并且产物中会
含有部分CO。这些问题还需要进一步的研究加以
解决。美国的 Snyder等利用电弧等离子体降解
液体污染溶剂,选用丙酮作为代表材料,在电流强度
!。
75A,体系中加入氧气的情况下,对流量200mL/h
有机
的丙酮降解效率超过99%。大连理工大学王宁会
.
等1进行的脉冲放电烟气除尘与脱除SO2和NO2
的研究表明,在注入能量为4W?hm3和烟气在反
应器中的停留时间小于3s的条件下,飞灰与水蒸
生物层
波相
废气
气的协同作用可使SO2和NO-的脱除率分别达到
图4生物反应器的工作机理
23%和33%,烟尘的去除率达到97%。此外,也有
在众多VOCs的净化方法中,生物法具有良好部分学者研究了等离子体一催化协同净化技术来处<