VOCS廢氣治理——活性炭吸附法

• 活性炭吸附法

•  VOCS廢氣排放標準

•  VOCS廢氣處理技術

有機廢氣的處理方法有很多不同的分類標準，按照污染物的去向大體可分為：回收法和消除法。按照處理反應原理主要可以分為物理法、化學法、生物法以及多種方式復合聯用。按照技術研究時間分類，有機廢氣的治理技術可分為傳統技術與新型技術。

(1)燃燒法

燃燒法用于處理低濃度VOCs氣體與惡臭的化合物很有效，其原理是用過量的空氣使這些雜質燃燒，大多數生成二氧化碳和水蒸氣，可以放空。但處理含氯和含硫的有機化合物時，燃燒產物中有HCl或SO2，需要對燃燒氣體進一步處理。

燃燒法有兩種，可分為直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒是一種有機物在氣流中直接燃燒和輔助燃燒的方法，溫度一般高于650℃，需要消耗較多的燃料，但操作簡單，投資低。大多情況下，有機物濃度較低，不足以在沒有輔助燃料時燃燒。催化燃燒是有機物在氣流中被加熱，在催化床層作用下，加快有機物化學反應的方法。催化劑的存在使有機廢氣在熱破壞時比直接燃燒法需要更少的保留時間和更低的溫度。

（2）吸附法

吸附法主要用于成分單一、氣流穩定的有機廢氣凈化，成功運用吸附法處理的有機廢氣有**廢氣、瀝青廢氣、噴漆有機廢氣（甲苯、二甲苯、苯等）、醋酸乙酯、涂料生產廢氣（二甲苯）、苯乙烯、有機溶劑等。吸附劑吸附有機廢氣的效果與吸附劑種類、廢氣種類、性質、人工沸石、爐灰渣等有關。其中，活性炭性能，其去除效率高，因而應用*廣泛。吸附法與其他方法相比具有去除效率高，凈化**，電耗低，工藝成熟，易于推廣實用的優點，具有很好的環境和經濟效益?；钚蕴慷喑史勰┗蝾w粒狀，大部分情況下不能直接用于各種凈化設備中，必須使活性炭具有--形狀和支撐強度才能使用，經過特殊工藝處理后，活性炭能產生豐富的微孔結構，這些人眼看不見的微孔能夠依靠分子力，吸附各種有害氣體和液體分子，從而達到凈化的目的。但當廢氣中有膠粒物質或其它雜質時，活性炭的吸附孔容易堵塞，從而使吸附劑失效。

（3）吸收法

吸收法處理有機廢氣主要利用有機廢氣能與大部分油類物質互溶的特點，用高沸點、低蒸汽壓的油類作為吸收劑來吸收廢氣中的有機物，再利用有機分子和吸收劑物理性質的差異進行分離的控制技術。吸收效果主要取決于吸收劑的吸收性能和吸收設備的結構形式。吸收系統一般由吸收、解吸兩大部分組成。吸收設備的選擇原則是：氣液接觸面積大，阻力小，易操作，運行穩定等。常用的吸收設備是填料塔。吸收劑的選擇原則：對目標廢氣溶解度大，選擇性強，蒸汽壓低，--且化學穩定性好等。一般采用液體石油類物質、表面活性劑和水組成乳液作為吸收液。

（4）冷凝法

冷凝法是脫除和回收有機廢氣*簡單的方法。其基本原理是氣態污染物在不同溫度和不同壓力下具有不同的飽和蒸汽壓。當降低溫度或加大壓力時，某些污染物會凝結而出，從而達到凈化和回收的目的。通常借助不同的冷凝溫度而達到分離不同污染物的目的。

冷凝法要達到較高的凈化要求，往往需要較低的冷卻溫度，必要時還要增大壓力，這必然會增加處理的難度和費用（主要是能耗費）。因而實際應用中，冷凝法常常與吸附、吸收、燃燒等凈化手段聯合使用，以達到降低運行費用、提高回收、凈化率的目的。

（5）膜分離法

膜分離法是一種新的**分離法，其中心部分為膜元件。膜分離技術的基本原理是：氣體中各組分透過膜的速度不同，每種組分透過膜的速度與該氣體的性質、膜的特性與膜兩邊的氣體分壓有關。膜分離法凈化有機廢氣是根據有機蒸汽和空氣透過膜的能力不同，而將二者分開的。它由兩個步驟組成：首先，壓縮和冷凝有機廢氣，壓縮后的混合物進入冷凝器中冷卻，冷凝下來的液態有機廢氣即可回收，而未冷凝的部分通過膜分離單元分成兩股物流。滲透物流含大部分有機物，返回壓縮進口；未透過的為除去了有機物的物流，從系統排出，為了保證滲透過程的進行，膜的進料側壓力要高于滲透后物流的壓力。

膜分離法常用來回收脂肪族和芳香族碳氫化合物，如丁烷、三氯乙烯、**、--、----等。它用于氣體凈化上的優點是投資費用低，分離因子大，分離效果好（即凈化效果好）；由于過程中不發生相變，相變能量，操作簡單，控制方便，操作彈性大，無二次污染。

（6）脈沖電暈法

脈沖電暈法去除有機廢氣的基本原理是通過前沿陡峭、脈沖窄（納秒級）的高壓脈沖放電，在常溫常壓下獲得非平衡等離子體，即產生大量高能電子和· O、· OH等活性自由基，對廢氣中的污染物進行氧化降解反應，使污染物*終轉化為**物的方法。具體機理可概括為：（1）高能電子直接作用于有機污染物，污染物分子受到碰撞激發或離解形成相應基團和自由基。（2）高能電子與氣態污染物中所含的空氣及其它分子作用產生新的自由基和激發態物質活性粒子及氧化性極強的自由基，通過高活性的自由基將有機物**氧化或者活性基團從高能激發態向下躍遷產生紫外光，紫外光直接與有害氣體反應而使氣體分子鍵斷裂從而得以降解。

     該法具有系統工藝簡單、操作方便、過程容易控制、能耗低、回收率高、且無二次污染等優點，其對含苯類廢氣處理效果較為顯著，適宜對該類廢氣進行處理。不足之處是該技術適用于濃度較低的有機廢氣處理，過高的負荷不利于有機廢氣的--降解，且對其廢氣的濕度要求比較高，如果廢氣濕度較大，電極間的空氣容易被擊穿，會明顯影響設備的處理效率，因此對于含濕度較大的廢氣需經過除霧設備后再進行脈沖電暈法。

（7）吸附—催化氧化技術

催化氧化法是使廢氣中的污染物在催化劑作用下被氧化。吸附—催化氧化技術是將吸附法與催化氧化法相結合的一種污染物控制技術。該法的機理為：有機廢氣進入吸附床進行吸附，通過加熱吸附床，使吸附的有機廢氣脫附，脫附出的有機廢氣進入催化氧化裝置，在300℃下進行催化氧化。該法適用于大氣量、低濃度有機廢氣處理。

（8）生物法

生物法凈化是近年來發展起來的一種高新的有機廢氣凈化技術。 利用生物法處理揮發性有機廢氣的原理是利用馴化后的單一或者混合微生物在新陳代謝過程中以污染物作為碳源和氮源，將各種有機化合物和某些無機物進行生物降解，*終分解成H2O和CO2，從而有效去除工業廢氣中的有機污染物。處理過程一般可以分為以下3步：（1）污染物由氣相到液相的傳質過程；（2）通過擴散和對流，污染物從液膜表面擴散到生物膜中；（3）微生物將污染物轉化為生物物質、新陳代謝副產物以及二氧化碳和水。生物法凈化技術具有設備簡單、運行費用低、較少形成二次污染等優點，尤其是在處理低濃度、生物可降解性好的有機廢氣。例如酯類、醇類等具有明顯的去除效果，對于含苯、甲苯、二甲苯等有機廢氣，微生物經過馴化后也可達到較高的處理效率，而對于一些有生物毒性的有機廢氣如鹵代烴類，生物凈化法并不適合。

     常見的生物處理工藝包括生物過濾法、生物滴濾法、生物洗滌法、膜生物反應器和轉盤生物過濾反應器法。目前，在有機廢氣處理方面，膜生物反應器和轉盤式生物過濾反應器還只限于實驗室研究階段。

 幾種VOCs處理工藝的性能比較

l  活性炭吸附法工藝

（1）工藝流程

  （2）工藝流程說明

有機廢氣在系統尾部風機所創造的負壓條件下，經風管進入活性炭吸附系統，與活性炭充分接觸，在其中進行*塵吸附捕集、除味、氧化等過程，經該工藝處理后有機廢氣各項指標有效去除后，*終清潔氣體通過離心風機抽到高位煙囪達標排放，從而有效的解決了環境空氣污染問題。

活性炭吸附具有比表面積大、良好的選擇性吸附、吸附容量大、來源廣泛價格低廉等特點?；钚蕴康幕钚栽偕芷谂c有機廢氣濃度、工作時間和吸附速率等因素有關，更換周期一般在3-6個月?；钚蕴课絼┑脑偕话阃ㄈ胝羝訜峤到馐绶抑芑蛘邔で?span style="color:#f33;">**再生企業對活性炭進行再生可實現重復使用。本項目采用更換后，活性炭由**再生回收公司進行處理，以實現節約資源，降低廢氣治理工藝的運行費用。

（3）活性炭吸附塔設計

活性炭過濾系統設計成抽屜式的過濾塔結構，它是一個多層同步過濾裝置，增加了有機廢氣與活性炭的接觸面積，從而減小了設備的體積。具有通風阻力小、更換方便、設備標準化等特點。

空塔氣速為氣體通過吸附塔整個橫截面的速度?？账馑俚倪x擇，不僅直接決定了吸附器的尺寸和壓降的大小，而且還會影響吸附效率。氣速過小，吸附塔尺寸、吸附劑用量會很大，使成本及運行成本升高，不經濟；氣速過大，則壓降會增大，使吸附效率受到影響。