揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）吸附回收技術(shù)的研究進(jìn)展

摘要：現(xiàn)階段許多學(xué)者就如何有效控制治理?yè)]發(fā)性有機(jī)物（VOCs）進(jìn)行了諸多探討，本文就吸附法的相關(guān)部分，諸如常用吸附劑種類、吸附劑再生相關(guān)技術(shù)、吸附所用設(shè)施、主要吸附技術(shù)以及與吸附有關(guān)的治理技藝組合進(jìn)行了介紹。此外，還對(duì)應(yīng)用吸附回收技術(shù)治理 VOCs中亟待解決的問(wèn)題及其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了積極探索。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物；吸附法；回收技術(shù)

中圖分類號(hào)：X131.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）05-0092-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.054

Abstract：At the present stage， many scholars have discussed on how to control and treat VOCs. This article introduces relevant parts of the adsorption method， such as common adsorbent types， adsorbent regeneration related technologies， adsorption facilities， major adsorption technologies， and adsorption-related governance. Skills combination， active and effective exploration of adsorption and recovery technologies for solving VOCs problems and their related further trends.

Key words：Volatile organics； Adsorption； Recovery technology

1 吸附法治理技藝

吸附法是指有效運(yùn)用固體吸附物質(zhì)來(lái)吸收存在于廢氣中的污染物質(zhì)。就吸附方法而言可將其分為物理手段和化學(xué)手段進(jìn)行吸附處理[1]，而就針對(duì) VOCs 廢氣而言，其則主要采取物理手段來(lái)進(jìn)行吸附處理。吸附法能最大程度的較低處理廢氣的濃度、高風(fēng)量主體為有機(jī)物的廢氣，一般用來(lái)吸附脂肪化合物和芳香族化合物、大部的含氯溶劑、常使用的醇類物質(zhì)、小部的酮類以及酯類物質(zhì)等。吸附法的重要工藝技術(shù)是確定吸附劑種類、回收設(shè)備設(shè)施以及相關(guān)工藝、再生介質(zhì)、后處理技術(shù)等。

1.1 常用吸附劑選擇

就當(dāng)前吸附凈化 VOCs常采用的吸附劑可分為無(wú)機(jī)吸附物質(zhì)和有機(jī)吸附物質(zhì)，目前無(wú)機(jī)吸附劑相對(duì)而言運(yùn)用較為普遍，其主要運(yùn)用作為吸附劑的一般為活性炭物質(zhì)、分子篩構(gòu)造、沸石顆粒、硅膠顆粒、活性氧化鋁材料、多孔結(jié)構(gòu)類粘土及礦石等等，而有機(jī)吸附劑一般都有高聚物吸附樹(shù)脂材料制作而成。

無(wú)機(jī)吸附劑主要用于制作吸附體的材料就是活性炭及其相關(guān)物質(zhì)。與此相比，蜂窩活性炭一個(gè)突出特點(diǎn)就是較小床層阻力。就當(dāng)前來(lái)說(shuō)，我國(guó)在高風(fēng)量、低濃度 VOCs 處理設(shè)施上普遍采用的吸附物質(zhì)是由蜂窩狀活性炭制作的。較其他物質(zhì)相比，其具有更多的優(yōu)良之處，活性炭纖維具有極大的表面比值，富含著起主要吸附作用的大量微孔且其分布較為勻稱，能夠高速有效地進(jìn)行吸附脫附，此外，就其材料本身而言也容易再生等[2]。

1.2 吸附劑再生技術(shù)

就治理 VOCs通常使用的吸附劑再生辦法包括在低壓條件下運(yùn)用水蒸氣來(lái)置換廢氣實(shí)現(xiàn)再生、利用高熱氣流進(jìn)行吹掃實(shí)現(xiàn)再生和降低壓力或者抽成真空環(huán)境來(lái)解除吸附。低壓條件下運(yùn)用水蒸氣來(lái)置換廢氣和利用高熱氣流進(jìn)行吹掃再生這兩個(gè)辦法解除吸附劑上存在的沸點(diǎn)相對(duì)較低的低分子碳?xì)浠衔镆约胺枷阕逵袡C(jī)物質(zhì)更顯實(shí)用。就當(dāng)前而言，有很多種更為節(jié)能的全新再生技藝研發(fā)開(kāi)展，例如運(yùn)用微波進(jìn)行脫附、電焦耳脫附法、通過(guò)有機(jī)溶劑來(lái)置換進(jìn)行脫附、運(yùn)用超聲波進(jìn)行脫附再生等。就新型脫附工藝來(lái)講有較好的節(jié)能水平、高處理作業(yè)效率，但因該技術(shù)目前尚處于研發(fā)中，故無(wú)法大面積應(yīng)用。

1.3 關(guān)鍵吸附技術(shù)

1.3.1 運(yùn)用蜂窩狀沸石轉(zhuǎn)輪吸附技術(shù)

就當(dāng)前我國(guó)廢氣排放中，占據(jù)主要地位的是低濃度、大風(fēng)量的 VOCs廢氣，因此低濃度廢氣處理最為合理有效的方法就是采取吸附濃縮工藝。近期由日本購(gòu)進(jìn)一批沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮設(shè)施學(xué)習(xí)其相關(guān)技藝，就本行業(yè)而言，諸多企業(yè)也在對(duì)此工藝技術(shù)進(jìn)行積極有效地研究與探索。相比較通過(guò)固定床進(jìn)行吸附濃縮工藝技術(shù)而言，通過(guò)沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)行吸附濃縮在工藝手段上有值得借鑒的部分： 采取蜂窩式沸石制作的極強(qiáng)吸附能力的吸附劑，適宜運(yùn)用高溫手段對(duì)吸附劑脫附[3]，有極高且有效的再生效率水平，安全性能較為良好，可以處理更大范圍的 VOCs，極小的設(shè)施阻力，吸附劑重復(fù)使用率較高，而其作業(yè)成本卻很低； 處理尾氣中的有機(jī)污染物質(zhì)有相對(duì)穩(wěn)定的濃度，更加方便制約； 構(gòu)造較為緊湊，并且設(shè)備占地小。

1.3.2 吸附 -組合的冷凝技術(shù)

吸附濃縮技術(shù)手段 - 集成組合冷凝回收技術(shù)，此手段技術(shù)一般用于吸附回收凈化處理廢氣濃度較低、大風(fēng)量、有較高回收水平以及相關(guān)較高利用價(jià)值的 VOCs，就當(dāng)前使用關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)手段為運(yùn)用固定床吸附處理或者沸石轉(zhuǎn)輪方式為主要吸附設(shè)備。當(dāng)吸附劑吸附物質(zhì)達(dá)到其能力上限之后，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有機(jī)廢氣物類別以及運(yùn)用的吸附劑主要性質(zhì)來(lái)有效合理的選用高溫水蒸氣或熱氣流進(jìn)行解除吸附再生，也可采取真空解吸技術(shù)再生，對(duì)高溫、高濃度混合蒸汽采用冷凝回收。

陸樹(shù)華等人對(duì)有機(jī)廢氣回收中的冷凝與吸附技術(shù)進(jìn)行集成，將原先的預(yù)先冷卻、回收冷凝、吸附處理、有機(jī)分離四個(gè)步驟放置于同一流道之中，并由此合理設(shè)計(jì)出一種新型板式構(gòu)造的芯體，通過(guò)帶有三角形翅片的金屬板片來(lái)有效合理分解有機(jī)廢氣流道與制冷劑流道。在位于有機(jī)廢氣流道中的翅片里充填吸附物質(zhì)，在制冷劑流道內(nèi)流通制冷物質(zhì)。吸附劑在吸收有機(jī)廢氣的同時(shí)通過(guò)逆向運(yùn)作的制冷劑來(lái)有效實(shí)現(xiàn)即時(shí)換熱要求，最大程度降低了吸附材料升溫問(wèn)題的發(fā)生，有效地延長(zhǎng)吸附劑吸附材料的使用期限。經(jīng)過(guò)冷凝吸附操作后產(chǎn)生的低溫尾氣將被引至位于設(shè)備上半部分的芯體中起到一個(gè)預(yù)冷的作用，有效達(dá)到能源再利用，這在很大水平上提升了能源的有效利用率。該設(shè)備分為上半和下半兩部分，并由法蘭聯(lián)結(jié)，方便拆解設(shè)備以及及時(shí)有效更換吸附劑[4]。該設(shè)備對(duì)有機(jī)廢氣處理具有較高回收率、占地面積較小、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，故對(duì)于工業(yè)有機(jī)廢氣的回收處理有極好的適應(yīng)性。

2 結(jié)束語(yǔ)

（1）就資源化來(lái)講，回收工藝是積極有效防治 VOCs的辦法。就美國(guó) EPA而言，通過(guò)活性炭物質(zhì)吸附消除 VOCs 是“可采取的最佳工藝”，目前我國(guó)采用率最高、工藝最為成熟的就是吸附法，尤其是活性炭固床吸附變溫工藝最符合我國(guó)當(dāng)前國(guó)情。（2）由于VOCs組成成分復(fù)雜、多變的特殊性質(zhì)，就目前工業(yè)化工區(qū)域存在污染尾氣排放高運(yùn)行成本、低經(jīng)濟(jì)利益等問(wèn)題，因此其無(wú)法靠采取單一的治理工藝得到良好的解決。立足于種類繁多的工藝集成，可盡可能提升 VOCs 的消除率、合理降低相關(guān)成本和最大限度降低二次污染可能性。對(duì)VOCs 的相變以及吸附解吸進(jìn)程能夠進(jìn)行準(zhǔn)確解析，健全完善 VOCs的回收過(guò)程預(yù)估辦法和回收設(shè)備規(guī)劃方案； 最大程度的追求高吸附率。這些問(wèn)題都需要亟待解決。

參考文獻(xiàn)

[1]李婕， 羌寧. 活性炭吸附回收揮發(fā)性有機(jī)物的研究進(jìn)展[J].化工環(huán)保，2008， 28（1）：24-28.

[2]鄭杰，張建剛.揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）吸附回收技術(shù)進(jìn)展[J].商品與質(zhì)量，2016，（37）：20.

[3]李婕，羌寧.揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）活性炭吸附回收技術(shù)綜述[J].四川環(huán)境，2007，（06）：101-105+111.

[4]龍濤，韓長(zhǎng)江.活性炭吸附揮發(fā)性有機(jī)物的影響因素研究進(jìn)展[J].化工中間體，2015，11（10）：77-78.

收稿日期：2018-04-10

作者簡(jiǎn)介：黃炎杰（1988-），男，本科，助理工程師，研究方向?yàn)閺U氣吸附脫附處理技術(shù)。