挥发性有机化合物(VOCs)对环境和人类健康危害巨大,是产生光化学反应和PM2.5 的重要前体物,VOCs 含量较低时会使人身体出现不适症状,含量过高时会直接导致人体死亡,VOCs 治理已经成为全社会高度关注的环境问题之一。
典型VOCs治理技术特性分析
1.吸附法
吸附法利用吸附剂与污染物(VOCs)进行物理结合或化学反应将污染物去除,适用于中、低浓度VOCs 净化。优点是普适性高、易操作;缺点是不适用于高浓度、高温、高湿有机气体,吸附材料需要定期更换。VOCs 去除率随吸附剂使用时间而变化,一般在30% ~ 90% 之间。
常用吸附剂有活性炭和分子筛,活性炭对水吸附性很强,如果湿度大于60% 则不适合使用,沸点高于120℃的废气也不适用,易发生燃烧或爆炸危险。分子筛经过人工改性可以提高疏水性,并增强对指定VOCs 的去除效果,耐高温性比活性碳好。按照吸附剂固定方式的不同,可分为固定床吸附法、流动床吸附法、浓缩转轮法。
2.冷凝法
冷凝法是将废气降温至VOCs 成份露点以下,使之凝结为液态后回收的方法。多适用于高浓度(VOCs 浓度≥ 5000ppm)、单一组分有回收价值的VOCs 处理,处理效率在50% ~ 85% 之间,当VOCs 浓度≥ 1% 时,回收率可达到90%。优点是效率高,可回收组分;缺点是成本高、耗能大。冷凝法常协同其他技术一起使用,如将吸附、洗涤等作为前处理步骤。
3.吸收法
吸收法是废气和洗涤液接触使VOCs 去除的方法,之后再用化学药剂将VOCs 中和、氧化或反应掉。适用于高水溶性VOCs,不适用于低浓度气体。VOCs 去除率可达80% ~ 90%。优点是可去除气态VOCs 和颗粒物,传质效率高,对酸性气体可以高效去除;缺点是有后续废水处理问题,维护费用较高。
4.膜分离技术
膜分离技术是利用人工合成膜,常用多孔玻璃态高分子材料形成分子筛膜,来回收挥发组分。适用于高浓度VOCs 分离,回收效率可达90% ~ 99%。优点是高效、精细化程度高、可回收组分,可集成其他技术;缺点是成本高、存在膜污染、膜的稳定性差,膜的通量小。
5.燃烧法
燃烧法是将废气VOCs 直接燃烧去除的净化方式,根据燃烧设备和使用材料不同,可分为直接燃烧法、热力燃烧法和催化燃烧法。

6.生物降解法
生物降解法是利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢,将污染物转化为无害的水、二氧化碳或其他无机盐类。生物降解法适用于微生物可以分解的亲水性有机物,包括碳氢氧组成的各类有机物、简单有机硫化物、有机氮化物,硫化氢或氨气等无机物。适合中、低浓度、中等风量的VOCs 去除,一般去除可达90%。优点是条件温和、常温常压,设备简单、维护方便、无二次污染;缺点是占地较大,受气候影响大,受工况变化影响大,前期调试时间较长。
7.光氧催化法
光催化氧化法是使用光催化纳米粒子,在一定波长光照情况下(通常为紫外光),生成电子空穴对,将催化剂表面吸附的水分解为氢氧基,电子使周围的氧还原为活性氧,两者均具有非常强的氧化还原能力,将周围的有机废气氧化,达到污染物降解效果。该方法适用于低浓度(通常<1000mg/m3)、大风量的有机废气处理。优点是能耗低、初始投资和运行费用较低、氧化比较完全;缺点是废气需要预处理,避免覆盖TiO2 使催化剂失活,需要紫外光源,能源利用率有待提高。一般VOCs 去除率在50% ~70%。

8.等离子技术
等离子体技术是在强电场下,气体放电形成高能电子、离子、激发态原子、及自由基,最终形成各级激发态氧等离子体和臭氧,作用于VOCs,将其氧化、离解成CO2、CO、H2O 等小分子物质。该方法适用于低浓度(通常<500mg/m3)、大风量有机物净化,也可净化室内空气。优点是可低温去除VOCs、运维容易、装置简单、开启方便;缺点是电源决定电子能量和最终处理效果,废气要预处理,并注意放电安全。VOCs 去除率一般为50% 左右。一般情况下应根据废气浓度、流量、特征污染物种类、去除率要求选取合适的处理技术或技术组合。同时还应综合考虑设备成本、运行成本和维护成本等因素。

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提高人民生活品质

