环境质量监测：常见的VOCs治理工艺

随着工业化水平的不断提高，挥发性有机化合物的污染有进一步扩大的趋势。随着最近环境保护政策的收紧，有机污染物的排放控制变得更加重要。目前，有两种用于处理VOC的基本技术。一种是回收技术。处理的基本思想是吸收，过滤和分离排放的VOC，然后进行净化和其他处理，然后再将它们用作资源。另一个是破坏技术。处理的基本思想是通过燃烧等化学反应将排放的VOC分解并结合成其他无毒无害的物质。目前，两种技术都已得到研究和应用。

VOCs治理

VOCs治理原理与分类:

当前对挥发性有机污染物的处理包括破坏性，非破坏性方法，以及这两种方法的组合。

破坏性方法包括燃烧，生物氧化，热氧化，光催化氧化，低温等离子体及其集成技术，主要是通过化学或生化反应，利用光，热，微生物和催化剂将VOC转化为CO 2和H2O等非有毒的无机小分子化合物。

非破坏性方法，即回收法，主要是碳的吸附，吸收，冷凝和膜分离技术，通过物理方法，控制温度，压力或使用选择性渗透膜和选择性吸附剂来富集和分离挥发性有机化合物。

传统的挥发性废气处理通常用于吸收，吸附去除，燃烧去除等。近年来，半导体光催化剂，低温等离子体的技术得到了快速发展。

让我们看一下国内外以下VOC的处理过程：

1. VOCs处理技术-热破坏法

热破坏法是指有机气体的直接和辅助燃烧，即VOC，或使用合适的催化剂来加速VOC的化学反应，并最终降低有机物的浓度以使其不再有害。

热破坏法对低浓度有机废气的处理效果更好。因此，它已被广泛用于处理低浓度废气。该方法主要分为两种，即直接火焰燃烧和催化燃烧。直接火焰燃烧对有机废气的热处理效率较高，一般可以达到99％。催化燃烧是指在催化床的作用下加速有机废气的化学反应速率。与直接燃烧相比，此方法花费的时间更少，是净化高浓度，低流量有机废气的技术。

2. VOCs处理技术-吸附法

有机废气中的吸附方法主要适用于低浓度，高通量的有机废气。现阶段，这种有机废气处理方法已经相当成熟，能耗相对较小，但处理效率很高，可以完全净化有害有机废气。实践证明，该治疗方法值得推广应用。

但是，该方法也具有某些缺点。需要的设备比较大，工艺流程比较复杂。如果废气中有大量杂质，很容易引起人员中毒。因此，使用这种方法处理废气的关键是吸附剂。目前，吸附法主要用于处理有机废气，主要是由于活性炭的细孔结构较好，吸附力较强，因此活性炭使用较多。

另外，经过氧化铁或臭氧处理后，活性炭的吸附性能会更好，有机废气的处理更安全，更有效。

3. VOCs处理技术-生物处理方法

从处理的基本原理出发，对有机废气的生物处理是利用微生物的生理过程将有机废气中的有害物质转化为简单的无机物，例如CO2，H2O和其他简单的无机物。这是一种无害的有机废气处理方法。

通常，对有机废气进行完整的生物处理包括3个基本步骤：a）有机废气中的有机污染物首先与水接触并可以快速溶解在水中； b）溶解在液膜中的有机物处于液态。当浓度低时，它会逐渐扩散到生物膜中，然后被附着在生物膜上的微生物吸收； c）被微生物吸收的有机废气将在其自身的生理代谢过程中降解，最终转化为对环境无害的化合物。

四、VOCs治理技术-变压吸附分离纯化技术

变压吸附分离和纯化技术利用了可以吸附在固体材料上的气体成分的特性。在有机废气和分离纯化装置中，气体的压力将在一定程度上变化，并且通过该压力变化来处理有机废气。

PSA技术主要应用物理方法，通过物理方法净化有机废气。所使用的材料主要是沸石分子筛。沸石分子筛在吸附选择性和吸附容量方面具有某些优点。在一定温度和压力下，这种沸石分子筛可以吸附有机废气中的有机成分，然后将剩余的气体输送到下一步。吸附有机废气后，通过一定的过程进行转化，以维持和提高吸附剂的再生能力，因此可以再次使用吸附剂，然后重复上述步骤，并重复循环直至有机废气被净化。

近年来，该技术已开始在工业生产中应用，并且对气体分离具有良好的效果。该技术的主要优点是：能耗低，成本相对较低，过程自动运行，分离和纯化后的混合物纯度高以及对环境的污染小。该技术的使用对具有一定价值的气体的回收和处理具有良好的效果，市场发展前景广阔，成为有机废气处理技术的未来发展方向。

5. VOCs处理技术-氧化法

对于有毒有害的，不需要回收的VOC，热氧化是最合适的处理技术和方法。氧化方法的基本原理：VOC和O2发生氧化反应，生成CO2和H2O。化学方程式如下：

从化学反应方程式来看，氧化反应类似于化学燃烧过程，但由于VOC浓度较低，因此在化学反应中不会产生可见的火焰。通常，氧化方法可通过两种方法确保氧化反应的顺利进行：a）加热。使含有VOC的有机废气达到反应温度； b）使用催化剂。如果温度相对较低，则氧化反应可在催化剂表面上进行。因此，用于有机废气处理的氧化方法分为以下两种方法：

a）催化氧化法。在这一阶段，在催化氧化方法中使用两种类型的催化剂，即贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要包括Pt，Pd等，它们以细颗粒的形式附着在催化剂载体上，催化剂载体通常为金属或陶瓷蜂窝或散装填料。非贵金属催化剂主要由MnO 2等过渡元素金属氧化物构成，将粘合剂按一定比例混合后制成催化剂。为了有效防止中毒后催化剂失去催化活性，必须在处理前彻底清除可能使催化剂中毒的物质，例如Pb，Zn和Hg。如果无法去除有机废气中的催化剂毒物和覆盖材料，则无法使用这种催化氧化方法来处理VOC。

b）热氧化法。目前，热氧化方法分为三种类型：热燃烧型，隔板型和储热型。三种方法之间的主要区别是热回收方法。可以将这三种方法与催化方法结合以降低化学反应的反应温度。

热燃烧型热氧化剂通常是指气体焚烧炉。该气体焚烧炉由三部分组成：助燃剂，混合区和燃烧室。其中，天然气，石油等助燃剂为辅助燃料。在燃烧过程中，焚化炉中产生的热混合区可以预热VOC废气。预热后，它可以为有机废气的处理提供足够的空间和时间。 ，终于实现了有机废气的无害化处理。

在充足的氧气供应的条件下，氧化反应的反应程度-VOC的去除速率主要取决于“三个T条件”：反应温度（Temperat），时间（Time），湍流混合（Turbulence）。这三个“ T条件”是相互关联的。在一定范围内，一种情况的改善可以减少其他两种情况。热燃烧型热氧化剂的缺点是辅助燃料价格高，导致装置的运行成本较高。

分隔壁热氧化剂是指在热氧化装置中增加分隔壁热交换器，以将来自燃烧室的废气的热量传递至氧化装置入口处的相对低温的气体，并进行氧化反应。预热完成后可以推广。在此阶段，分隔壁热交换器的热回收率高达85％，因此大大减少了辅助燃料的消耗。通常，分隔壁热交换器有三种类型：管式，壳式和板式。由于必须将热氧化温度控制在800℃至1000℃的范围内，因此隔墙的热交换必须由不锈钢或合金材料制成。因此，分隔式热交换器的成本很高，这也是其缺点。另外，材料的热应力也难以消除，这是壁式热交换的另一个缺点。

蓄热式热氧化剂，简称RTO，在热氧化装置中包括蓄热式热交换器，可以在VOC预热完成后进行氧化反应。在此阶段，再生式热氧化剂的热回收率已达到95％，并且它占据的空间相对较小，消耗的辅助燃料也较少。由于当前的储热材料可以使用陶瓷填料，因此它们可以处理腐蚀性或颗粒状VOC气体。

在这个阶段，RTO设备分为两种类型：旋转型和阀切换型。其中，阀切换类型是最常见的一种。它由两个或多个陶瓷填充床组成。切换阀门以达到改变气流方向的目的。

6. VOCs处理技术-液体吸收法

液体吸收方法是指通过使吸收剂与有机废气接触而将有机废气中的有害分子转移至吸收剂，从而达到分离有机废气的目的。该处理方法是典型的物理和化学过程。将有机废气转移至吸收剂后，采用分析方法去除吸收剂中的有害分子，然后进行循环利用，实现吸收剂的重复使用。

从作用原理的角度来看，该方法可分为化学方法和物理方法。物理方法是指利用物质之间的相容性原理，将水作为吸收剂来去除有机废气中的有害分子，但是对于不溶于水的废气（例如苯），只能通过化学方法除去方法。它是通过有机废气和溶剂之间的化学反应，然后将其除去的。

七，VOCs处理技术-凝结回收法

在不同的温度下，有机物的饱和度是不同的。缩合回收法利用有机物的特性发挥作用。通过降低或增加系统压力，蒸汽环境中的有机物会因冷凝而被萃取。在冷凝和萃取之后，有机废气可以被相对高度纯化。缺点是操作相对困难，并且在室温下用冷却水不容易完成。它需要冷却冷凝水，因此需要更多的成本。该处理方法主要适用于高浓度，较低温度的有机废气的处理。