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把挥发性有机物“吹”干“转”净
分子筛转轮技术成VOCs治理新宠
文·本报记者 李 禾
随着我国大气污染加剧，VOCs治理迫在眉睫。而国家“大气十条”和新大气法的贯彻实施，VOCs治理与监测行业将进入发展的快车道。
在雾霾成为中国人民的“老朋友”之前，挥发性有机污染物——VOCs只是专业人士才懂的冷僻词。而现在，空气污染、家庭装修、车间生产……几乎人人都在关注VOCs的危害。
面对压力与机遇并存，市场呼唤新的技术。“分子筛吸附浓缩转轮”就是其中之一，它是一款能把VOCs“吹”成水和二氧化碳的VOCs治理技术，当前VOCs治理方式中最令人期待的技术之一。
VOCs非治不可
VOCs，是指烃类化合物、苯系物等挥发性有机污染物。通常具有较强刺激性和毒性，部分具“致畸、致癌、致病”性。VOCs不但会生成臭氧，也是PM2.5的渊源之一。其污染具扩散速度快、影响范围广、难以集中收集处理等特点。
近两年随着国家对环境保护的重视，各种政策法规以及标准的发布，环保产业驶入了发展的快车道。作为环保的重要一部分，VOCs治理备受关注。从国家到地方，各级政府积极发文推动VOCs治理市场的发展，VOCs治理迎来“政策暖”风。
被称为史上最严的《大气污染防治法》于今年1月1日起施行，其中明确规定生产、进口、销售和使用含挥发性有机物的原材料和产品的，其挥发性有机物含量应当符合质量标准或者要求。“十三五”规划纲要也将VOCs纳入总量控制目标。随着排污费收费政策和补贴政策逐渐落地，VOCs治理将逐步放开。
据相关数据显示，我国VOCs的绝对排放量要比二氧化硫、氮氧化物和粉尘的排放量都高，每年超过2000万吨。VOCs的治理，对大气环境来说至关重要。
既有方法不好使
据了解，当前VOCS的末端处理技术包含两类，第一类是非破坏性方法，即采用物理方法将VOCs回收；第二类是通过生化反应将VOCs氧化分解为无毒或低毒物质的破坏性方法。
具体方法上，前者包括冷凝法、吸附法、吸收法和燃烧法。后者有生物法、膜技术、光催化降解和等离子技术。
中国工程院院士、中科院安徽光学精密机械研究所所长刘文清表示，这些现有方法，都存在一定的缺陷和不足。尤其是对于大风量、中低浓度VOCs，采用提纯分离方式，由于量大、污染物组分复杂，采用变压或变温吸附方法都需更多能耗。从能源、经济角度看，此类治理技术都不具可行性。
另外，大部分工业废气中的有机污染物含量，远超出空燃比（指混合气中空气与燃料间的质量比例。一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气克数来表示）范围，直接用热力燃烧办法处理也行不通。
“多种回收、销毁技术的组合发展，将是VOCs治理技术的发展潮流。”刘文清说。
技术潮流趋向组合
“分子筛吸附浓缩转轮”技术，正是回收和销毁技术的组合。
该技术由两大主要部分所组成，即疏水性沸石转轮串连蓄热式焚化炉。它的工作原理是利用沸石分子筛所具备的高吸附性能，对有机废气进行吸附浓缩，再由RTO设备净化处理浓缩后的有机废气。
据青岛华世洁环保科技有限公司董事长郅立鹏介绍，“分子筛吸附浓缩转轮”的原理，是对“大风量、低浓度”的工业废气进行吸附浓缩处理。沸石分子筛吸附浓缩转轮，其密封系统分处理和再生两部分，转轮缓慢旋转使吸附过程完整连续。
整个治理过程，由三个环节于同一时间，同时完成：
首先，当VOCs废气通过处理区时，其中的废气成分被转轮中的吸附剂所吸附，气体本身则被净化而排空。
随着吸附物的累积，转轮会逐渐趋向吸附饱和，吸附能力下降。这时在再生区，高温空气会穿过吸附饱和的转轮，令被吸附的成分脱离吸附剂并将其带走，从而恢复了转轮的吸附能力。
最后，携带脱附的废气成分的高温气体，将进入专门的氧化装置进行氧化处理。最终产物，主要是水和二氧化碳。
“吸附转轮在整个过程中持续不断自转，以保证工艺操作的连续性，确保吸附和再生成为一个连续的过程。”郅立鹏说。
百亿市场静待“转”起
中华环保联合会秘书长张永红表示，预计VOCs治理市场将迎来新一轮的爆发式增长，而“分子筛吸附浓缩转轮”预计将有上百亿的市场需求。
有权威机构估算，假设VOCs气体密度均为0.8g/L，VOCs在工业园区的潜在治理市场空间，至少将达到400—600亿元。其中，石油炼制行业所占市场空间最大，近200亿元、机械设备制造和印刷市场空间也达到100亿元。截至2015年，VOCs治理市场的已发生空间约为50亿元，主要集中在石油化工业以及印刷行业。到2020年，剩余市场空间约为500亿元，具有相当大的增长潜力。
相对于传统技术，“分子筛吸附浓缩转轮”更加安全可靠，投资小低能耗，整个设备的稳定性好，经久耐用。目前，以青岛华世洁为龙头的分子筛治理产品，已经在多个大型项目上得到应用，并取得了良好的效果。国产产品的吸附率正逐渐达到国外同类产品水平，成本也在进一步降低，推动了国内行业技术上一新台阶。
来源:科技日报 作者:李禾
一、分子筛简介：
分子筛是一种人工合成沸石材料，是具有多孔骨架的水和硅铝酸盐结晶体，较其他吸附剂优势明显：
1.选择吸附性强：分子筛孔径整齐均一，也是离子型吸附剂，能根据分子大小及极性不同进行选择性的吸附；
2.吸附能力强：高温下对低浓度气体仍有强吸附力；同等温度工况，分子筛吸附量优于其他吸附剂如活性炭；
3.安全性高：无机硅酸盐不燃，杜绝着火隐患。
二、分子筛特点：
1.安全性高：吸附材料不燃，杜绝着火隐患；
2.吸附量大：选择性吸附强；净化效率达95%；
3.尺寸可改：同一型号可改孔道尺寸和表面性质；
4.稳定性好：在700度以下热处理及高温水热处理，多孔结构不会被破坏。
三、分子筛浓缩转轮工作原理：
转轮被分为3个区域即处理区、冷却区和再生区，转轮在一个电机带动下旋转，旋转速度1-6转/小时。
含有机溶剂的气体从处理区流过后变成相对干净的空气，其有机溶剂含量最低可降至50mg/m3以下，达到国家环保排放要求。部分含有机溶剂的空气在再生风机的作用下从冷却区流过后，被再生加热器加热到180℃左右，然后流过转轮的再生区。当再生空气流过转轮时，吸附在转轮上的有机溶剂在高温作用下被脱附出来，同时被再生空气带走。转轮工作时，再生空气与处理空气的比例在1/3～1/10之间，再生空气中有机溶剂的浓度最高可达到处理前浓度的10倍。
该转轮装置实质上是一个浓缩器，经过转轮处理后的含有机溶剂的废气被分成两个部分：可以直接排放的洁净空气和含高浓度有机溶剂的再生空气。
来源：武汉旭日华环保
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