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挥发性有机物(VOCs)吸附回收技术进展

时间:2017-03-21 13:35:34来源:广州化工

  挥发性有机物(VOCs)不仅本身具有较强毒性,而且是影响我国区域复合大气污染的重要前体物和参与物,因此VOCs的控制受到越来越多的重视。吸附法是目前应用最广泛、技术最成熟的回收VOCs的方法。介绍了常用吸附剂、吸附剂再生技术、吸附设备、主要吸附工艺以及吸附相关组合治理技术,探讨了吸附回收技术在VOCs治理方面急需解决的问题以及发展趋势。

  近年来,我国多个地区多次出现大范围的雾霾天气,以臭氧、细颗粒物(PM:)、酸雨为特征的区域性大气复合污染问题日益突出。作为臭氧和二次有机颗粒物的重要前体物,挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)在大气化学反应过程中扮演着极其重要的角色。同时,大部分的VOCs都具有较强的刺激性和毒性。如苯被列为第一类致癌物质,正己烷、庚烷和辛烷会影响人的中枢神经系统。

  2010年5月国务院办公厅首次正式地从国家层面上提出了加强VOCs污染防治工作的要求,将VOCs和SO、NO与颗粒物一起列为改善大气环境质量的优控重点污染物。2012年12月底出台的我国首部综合性大气污染防治规划《重点区域大气污染防治“十二五”规划》要求提高VOCs排放类项目建设要求,开展重点行业治理,完善VOCs污染防治体系。

  在生产过程中采用替代产品、改进工艺和更换设备是减少VOCs产生和排放的首选措施,然而对于一些工艺过程和生产而言,清洁生产的路还很长,在短时期内末端控制技术仍然是必不可少的一种手段。目前VOCs的治理技术主要包括回收法和销毁法。无论从环保还是从经济角度来看,回收法都是值得提倡的VOCs治理技术。

  VOCs回收技术包括吸附、冷凝、吸收、膜分离等,其中吸附法设备简单、适用范围广、净化效率高,是一种传统的VOCs治理技术,也是目前应用最广的治理技术。席劲瑛等通过调研大量工业VOCs处理技术工程案例发现,吸附技术在国内的市场占有率最高(38%),在适于回收VOCs的情况下,吸附技术是一种经济、符合清洁生产理念的选择,因此在国内外得到广泛应用。

  1.吸附法治理技术

  吸附法是利用各种固体吸附剂对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法。通常吸附分为物理吸附和化学吸附两类,而VOCs废气的净化主要采用物理吸附方法。吸附法适宜处理低浓度、高风量的有机废气,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。吸附法的关键技术是吸附剂、吸附设备和工艺、再生介质、后处理工艺等的确定。

  1.1常用吸附剂

  目前在VOCs净化中常用的吸附剂有无机和有机吸附剂两类,应用较多的是无机吸附剂,主要有活性炭(包括颗粒活性炭、蜂窝活性炭和活性炭纤维)、分子筛(包括颗粒分子筛、分子筛成型体蜂窝和分子筛涂覆材料)、沸石、颗粒硅胶、活性氧化铝、多孔粘土矿石等,有机吸附剂主要是指高聚物吸附树脂。

  最具代性的无机吸附剂是活性炭。与颗粒活性炭相比,蜂窝活性炭具有床层阻力小的优点。目前,我国处理高风量、低浓度VOCs设备的吸附剂以蜂窝状活性炭为主。活性炭纤维具有比表面积大、微孔丰富且分布均匀、吸脱附速率快、吸附效率高、易再生等优点。活性炭材料对非极性物质,如有机溶剂具有非常好的吸附能力;相反,对极性物质如水,则吸附生较差,因此就有可能很方便地用水蒸气再生。

  沸石和分子筛的主要成分都是铝硅酸盐,具有良好的热稳定性,在使用热气流再生时安全性好。不同类型的分子筛对VOCs的吸附效果不同,因此可以通过对分子筛进行化学修饰和改性,提高其对VOCs的去除效果。


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