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一、有機(jī)廢氣的各種凈化方法

1.1吸附法

吸附法是一種從有機(jī)廢氣中去除可吸附的VOC組分或回收溶劑的一種傳統(tǒng)方法。吸附操作的原理是在氣相中需要分離的氣體組分（吸附質(zhì)）可以選擇性的與固體表面（吸附劑）相結(jié)合，然后再經(jīng)解吸又回到氣相中，通常吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種。VOC的凈化主要采用物理吸附的方法，與其他方法相比，吸附法可以吸附濃度很低的（甚至痕量）組分，經(jīng)解吸后可大大增濃，因而可以從廢氣中出去溶劑蒸氣和zui后經(jīng)分離來回收溶劑。它有很多優(yōu)點(diǎn)：不需要水，不需要輔助燃料，而且能適應(yīng)廢氣濃度的變化和吸附鹵代烴類和含無機(jī)物的揮發(fā)組分。
    在實(shí)際應(yīng)用過程中，當(dāng)氣體混合物通過填裝固體吸附劑的床層時(shí)，要分離組分被吸附在固體表面上；當(dāng)吸附劑達(dá)到飽和時(shí)，被吸附的物質(zhì)通過加熱或減壓而解吸，在這個(gè)過程中吸附劑得到再生。由于吸附劑的吸附容量較低，因此至少需要兩套吸附器來完成吸附、解吸的連續(xù)操作過程。若用熱空氣或過熱蒸汽來解吸，則不僅可以使床層溫度升高，而且可使要吸附的氣體組分的分壓降低；分離出的氣體組分就處于熱空氣或水蒸氣中，經(jīng)冷卻、冷凝分離。在用水蒸氣解吸的情況下，由于大部分的VOC在水中的溶解度極低，經(jīng)冷凝而成為兩相，因此很容易分離。

有機(jī)廢氣凈化常用的吸附劑是活性炭或活性焦炭，因?yàn)樗鼈儾粌H具有較大的比表面積，而且對(duì)非極性物質(zhì)具有優(yōu)異的吸附性能，而對(duì)極性物質(zhì)如水的吸附性能很差，因而就有可能方便的用水蒸氣再生。

1.2吸收法

與吸附法類似，吸收法是通過所要分離的氣體組分（吸收質(zhì)）先與液相（吸收劑）結(jié)合，隨后可通過再生方法（解吸）回到氣相中，吸收的過程也可以分為物理的和化學(xué)的兩種。吸收法對(duì)溶劑的要求是：具有較大的溶解度，而且對(duì)吸收質(zhì)具有較高的選擇性；蒸汽壓盡可能的低，避免引起二次污染；吸收劑要便于使用、再生；具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性；耐水解，不易氧化；著火溫度高；毒性低，不易腐蝕設(shè)備；價(jià)格便宜。常用的吸收劑有水、洗油（碳?xì)浠衔铮⒁叶济训取?br />    吸收法也有很多的缺點(diǎn)：一般投資費(fèi)用大，而用于吸收劑循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的操作費(fèi)用也較高。此外，如果廢氣中的有機(jī)物成分復(fù)雜，則難以再生利用或必須添加許多分離設(shè)備；還可能產(chǎn)生廢水造成二次污染。目前，吸收裝置大多用于廢氣中含無機(jī)污染物的凈化，如HCl、SO2、NOx和NH3等。僅在少數(shù)情況下用吸收裝置來凈化有機(jī)廢氣。

1.3冷凝法

冷凝法主要是分離氣體中的冷凝組分，目前主要用于回收廢氣中有價(jià)值的溶劑，而不是單獨(dú)通過冷凝法來達(dá)到環(huán)保要求的排放限值。原理是：根據(jù)物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓的性質(zhì)，借降溫或升壓，使廢氣中需要分離的有機(jī)組分的分壓等于該溫度下的飽和蒸汽壓，則有機(jī)組分冷凝成液體從氣相中分離出來。冷凝法對(duì)高沸點(diǎn)的有機(jī)物效果較好，而對(duì)低沸點(diǎn)的則較差。大部分達(dá)不到規(guī)定的排放限值。
    一般冷凝法處理有機(jī)廢氣的流量和VOC的含量的范圍是：流量小于3000Nm3/h，廢氣中VOC約占0.5%~10%。原則上，只有當(dāng)廢氣處理量較小且可冷凝物質(zhì)的濃度相對(duì)較高時(shí)才采用冷凝法。有機(jī)廢氣在低溫下冷凝，其中所含水分、CO2和其他組分會(huì)凍結(jié)，從而導(dǎo)致裝置部分堵塞，影響傳熱效果，必須加以清理。此外，有機(jī)組分濃度常處于爆炸濃度范圍內(nèi)，因此對(duì)設(shè)備的安全等級(jí)要求*。

1.4膜分離法

膜分離法也稱滲透法，在有機(jī)廢氣凈化中，是借載體空氣和有機(jī)蒸汽不同的滲透能力，或膜對(duì)氣體混合物中分子的不同選擇性而將其分開。和冷凝法一樣，膜分離法在空氣凈化領(lǐng)域內(nèi)主要用于回收有價(jià)值的有機(jī)化合物，而不是以空氣凈化、達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)為目的單獨(dú)用來處理有機(jī)廢氣。有機(jī)廢氣的濃度從沒標(biāo)準(zhǔn)立方米10g到幾百克，廢處理量為100~2000Nm3/h 。
 

1.5生物降解法

有機(jī)廢氣的生物降解處理本質(zhì)上是按照廢水生化處理的原理進(jìn)行的，利用微生物將廢氣中所含的有機(jī)物氧化降解為二氧化碳和水，廢氣中的有機(jī)物為微生物提供能量和養(yǎng)分。目前廢氣生化處理的設(shè)備主要有三種類型：膜生化反應(yīng)器、生化過濾器和生化洗滌器。如同廢水的生化處理，要使微生物能發(fā)揮作用，而且具有一定的降解速度必須具備以下條件:廢氣中的有機(jī)物能溶于水；有機(jī)物是可降解的；廢氣溫度在5~60℃；廢氣中不含有毒物質(zhì)。
 

1.6光催化氧化法

當(dāng)紫外光燈的zui大發(fā)射波長與VOC的zui大吸收相一致時(shí)，VOC借紫外光直接通過自由基鏈連鎖反應(yīng)降解，這種借紫外光產(chǎn)生的反應(yīng)成為光氧化或光解。紫外光的強(qiáng)度越大，空氣中的氧越容易生成臭氧，產(chǎn)生的臭氧分解為自由基，從而加劇了光解過程。空氣中的水分也能在紫外線的作用下產(chǎn)生OH，同樣參與VOC的氧化。
    光催化氧化法是借具有光催化性能的催化劑，將吸附在催化劑表面的VOC氧化為CO2和H2O。經(jīng)典的光催化劑都是半導(dǎo)體，由于TiO2對(duì)紫外線有很高的吸收率，還有較高的催化活性和化學(xué)穩(wěn)定性所以zui常用，此外還有ZnO、SnO2、Fe2O3、CdS、ZnS、WO3、PbS等。

1.7熱力燃燒法

因?yàn)橛袡C(jī)廢氣中所含的可燃物濃度極低，不能著火和依靠自身來維持燃燒，所以必須借輔助燃料燃燒產(chǎn)生的熱量來提高廢氣溫度，使廢氣中的VOC氧化并轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)。濟(jì)南化纖總公司化工一廠利用該原理，采用焚燒爐進(jìn)行PTA裝置的廢氣處理，設(shè)A、B、C三個(gè)爐膛按焚燒、排放、反吹順序切換運(yùn)轉(zhuǎn)，焚燒后廢氣通過煙囪排向大氣。此方法可有效的去除PTA尾氣中的乙酸甲酯、對(duì)二甲苯和CO等污染物，但是對(duì)溴化物的去除率偏低，僅有57%，而且焚燒溫度達(dá)800℃，需要消耗大量的燃油，運(yùn)行費(fèi)用較高，操作不當(dāng)會(huì)引起安全隱患，并且可能產(chǎn)生NOx等二次污染物。故現(xiàn)在已經(jīng)逐步被淘汰。

1.8蓄熱燃燒法（Regenerative Thermal Oxidizer,RTO）

熱力燃燒法的運(yùn)行費(fèi)用中，一個(gè)重要部分是來自輔助燃料的消耗。所以運(yùn)行成本過高，經(jīng)濟(jì)上不合算。在許多情況下采用的是蓄熱燃燒法其特點(diǎn)是氧化尾氣的熱裂解和傳熱在同一設(shè)備——充填有傳熱陶瓷的加熱爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)，也叫蓄熱式熱氧化法。基本原理是把有機(jī)廢氣加熱到適當(dāng)溫度（800 ℃），使廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物在燃燒室內(nèi)氧化成二氧化碳和水，氧化產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)熱交換室，使特制的陶瓷塊升溫蓄熱，充分利用廢棄燃燒產(chǎn)生的熱量，將這些熱量用來加熱后續(xù)進(jìn)入的尾氣，從而節(jié)省加熱廢氣的燃料（甚至不需要燃料）。由于過程的熱效率很高（95%左右），通常只需要補(bǔ)充少量燃料或不補(bǔ)充燃料，大大節(jié)約了運(yùn)行成本，RTO的操作維護(hù)十分簡(jiǎn)單、可靠，不需要經(jīng)常更換部件，使用壽命較長。缺點(diǎn)是容積較大，一次性投資費(fèi)用高。

1.9催化氧化法

催化燃燒是在較低的溫度下（250～400℃），利用催化劑使有機(jī)物無焰燃燒氧化，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。操作安全、穩(wěn)定，沒有頻繁切換的大型閥組，操作費(fèi)用低，不產(chǎn)生二次污染。因此，催化燃燒是zui受生產(chǎn)者歡迎的控制PTA 廢氣排放的技術(shù)。由于PTA 廢氣中的溴化物對(duì)傳統(tǒng)催化燃燒催化劑有毒害，國外開發(fā)的催化燃燒系統(tǒng)可以有效控制溴甲烷、苯及其它VOC，并且符合世界上zui嚴(yán)格的德國TA Luft 環(huán)境規(guī)定的要求。催化燃燒可控制99％的PTA 廢氣排放。PTA 廢氣催化燃燒過程中產(chǎn)生的熱量又可以用來預(yù)熱催化燃燒反應(yīng)器入口尾氣，充分利用反應(yīng)自身產(chǎn)生的能量。催化氧化法以轉(zhuǎn)化溫度低以及高選擇性等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是zui可行有效的VOC處理方法，得到了廣泛的應(yīng)用。