一般人不知道的VOC废气处理技术详解

一般人不知道的VOC废气处理技术详解

 

目前，VOC废气处理技术主要有热破坏法、变压吸附分离净化技术、吸附法和氧化处理法等。

1.热销毁法

热破坏法是指直接和辅助燃烧有机气体即VOC，或利用合适的催化剂加速VOC的化学反应，最终降低有机物浓度使其不再有害的处理方法。

热破坏法对低浓度有机废气的处理具有良好的效果，因此被广泛应用于低浓度废气的处理。这种方法主要分为两种，即直接火焰燃烧和催化燃烧。直接火焰燃烧有机废气的热处理效率相对较高，一般达到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。这种方法比直接燃烧花费的时间少，但是没有催化剂的帮助它不能工作。目前使用的催化剂大部分是金属和金属盐。虽然这两种催化剂的催化效果相对较好，技术也相当成熟，但价格相对较高，因此处理成本相对较高。近年来，催化剂的研发大多集中在非贵金属催化剂方向，并取得了很大进展。

此外，在催化有机废气的过程中，需要催化剂载体，对提高催化活性和稳定性有重要作用。目前，陶瓷多用作催化剂载体，但在未来的催化剂研究中，应加快高效活性催化剂及其载体的研发。

2.吸附法

有机废气中的吸附法主要适用于低浓度、高通量的有机废气。目前，有机废气的处理方法已经相当成熟，能耗低，但处理效率高，能够彻底净化有害的有机废气。实践证明，这种处理方法值得推广应用。

但这种方法也存在设备体积大、工艺流程复杂等缺陷。如果废气中含有大量杂质，很容易导致工人中毒。因此，吸附剂是该方法处理废气的关键。目前处理有机废气多采用吸附法，常用活性炭，主要是因为活性炭的孔结构更好，吸附性更强。

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

3.生物处理法

从处理的基本原理来看，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，如CO2、H2O等简单的无机物。这是一种无害化处理有机废气的方法。

一般来说，一个完整的有机废气生物处理工艺包括三个基本步骤:a)有机废气中的有机污染物首先与水接触，可迅速溶于水；b)在液体浓度较低的情况下，溶解在液膜中的有机物可以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)微生物吸收的有机废气在其自身生理代谢过程中会发生降解，最终转化为对环境无害的化合物。

4.变压吸附分离净化技术

变压吸附分离纯化技术利用气体成分可以吸附在固体材料上的特性。在有机废气分离净化装置中，气体的压力会发生一定程度的变化，有机废气将通过这种压力变化得到处理。

变压吸附技术主要采用物理方法净化有机废气，所用材料为沸石分子筛。沸石分子筛在吸附选择性和吸附容量方面具有一定的优势。在一定的温度和压力下，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个环节。吸附有机废气后，通过一定的工艺转化，保持和提高吸附剂的再生能力，使吸附剂可以再次投入使用，然后重复前面的工艺，循环往复，直到有机废气得到净化。

近年来，该技术已应用于工业生产，在气体分离方面取得了良好的效果。该技术的主要优点是:能耗少、成本低、工艺操作自动化、分离提纯后混合物纯度高、环境污染小等。该技术回收处理有价气体效果良好，市场前景广阔，将成为未来有机废气处理技术的发展方向。

5.氧化法

热氧化是一种适用于有毒有害且不需要回收的挥发性有机化合物的处理技术和方法。氧化法基本原理:VOC与O2反应生成CO2和H2O，化学方程式如下:

从化学反应方程来看，氧化反应类似于化学燃烧过程，但由于其VOC浓度较低，在化学反应中不会产生可见火焰。一般来说，氧化法可以通过两种方法保证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，氧化反应可以在催化剂表面进行。因此，有机废气处理的氧化法分为以下两种方法:

a)催化氧化法。目前用于催化氧化的催化剂有两种，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铂、钯等。，它们以细颗粒的形式附着在催化剂载体上，催化剂载体通常是金属或陶瓷蜂窝体或块状填料；非贵金属催化剂主要是将过渡元素金属氧化物如二氧化锰与粘结剂按一定比例混合而成。为了有效防止催化剂中毒后失去催化活性，在处理前必须彻底去除能毒害催化剂的物质，如铅、锌、汞等。如果不能去除有机废气中的催化剂毒物和覆盖物，这种催化氧化法不能用于处理VOC

b)热氧化法。目前热氧化方法有三种:热燃烧法、分区法和蓄热法。三种方法的主要区别在于热量回收的方式。这三种方法都可以与催化法结合，降低化学反应的反应温度。

热燃烧热氧化器一般指气体焚烧炉。气体焚烧炉由助燃剂、混合区和燃烧室组成。其中，助燃剂，如天然气、石油等。，都是辅助燃料。在燃烧过程中，焚烧炉内产生的热混合区可以对VOC废气进行预热，为有机废气的处理提供足够的空间和时间，最终实现有机废气的无害化处理。

在供氧充足的条件下，氧化反应的反应程度——VOC去除率——主要取决于“三个条件”:反应温度、时间和湍流。这“三个T条件”是相互关联的。在一定程度上，一个条件的改善可以减少另外两个条件。热燃烧热氧化器的缺点在于辅助燃料价格高，导致装置运行成本高。

分区热氧化器是指在热氧化器中加入分区换热器，然后将燃烧室排出的废气热量传递给氧化装置入口处温度较低的气体，预热后可促进氧化反应。目前分区换热器的热回收率高达85%，大大降低了辅助燃料的消耗。一般来说，有三种类型的分区换热器:管，壳和板。因为热氧化温度必须控制在800℃ ~ 1 000℃范围内，所以壁之间的热交换必须由不锈钢或合金材料制成。因此，隔板换热器的成本相当高，这也是它的缺点。此外，很难消除材料的热应力，这是壁之间热交换的另一个缺点。

蓄热式热氧化器，简称RTO，包括热氧化器中的蓄热式换热器，氧化反应可在VOC预热后进行。目前蓄热式热氧化器的热回收率已达到95%，且占用空间小，消耗的辅助燃料少。由于目前的蓄热材料可以使用陶瓷填料，它们可以处理腐蚀性或含有颗粒物的挥发性有机化合物气体。

目前RTO装置分为旋转型和阀门切换型，其中阀门切换型是常见的一种，由两个或两个以上的陶瓷填充床组成，通过切换阀门来达到改变气流方向的目的。

6.液体吸收法

液体吸收是指有机废气中的有害分子通过与有机废气接触转移到吸收剂中，从而实现分离有机废气的目的。这种处理方法是典型的物理和化学过程。有机废气转移到吸附剂后，通过分析方法去除吸附剂中的有害分子，然后回收，实现吸附剂的再利用和利用。

根据作用原理，这种方法可分为化学方法和物理方法。物理法是指利用物质之间的溶解度原理，以水为吸收剂，去除有机废气中的有害分子，但不溶于水的废气，如苯，只能通过化学方法去除，即有机废气与溶剂反应后被去除。

7.冷凝回收法

在不同的温度下，有机物的饱和度是不同的。冷凝回收法利用有机物的特性，通过降低或增加系统压力，通过冷凝提取蒸汽环境中的有机物。经过冷凝和萃取，有机废气可以得到高度净化。它的缺点是操作困难，而且在常温下不容易使用冷却水，所以需要冷却冷凝水，所以需要更多的费用。该处理方法主要适用于高浓度低温有机废气的处理。

VOCs前沿综述:有机废气处理除了上述处理方法外，还包括高温催化燃烧法、活性炭吸附法、臭氧分解法和电化学氧化法等。这些方法都适用于有机废气处理，但具体方法取决于废气浓度、设备和环境温度。此外，还要考虑操作人员的操作水平。