VOCs廢氣處理設備現狀及發展趨勢分析

翟棟梁

摘 要：為了滿足可持續發展的需要，對于工業廢氣做好治理，應用環保設備，本文則論述了工業廢氣處理環保設備的保護現狀以及其未來發展趨勢。

關鍵詞：VOCs工業廢氣處理;環保設備;現狀;趨勢

1. VOCs污染源頭控制技術

第一，清潔生產。即注重生產全過程中的物料回收，充分實現再回收、再利用，從而防止和減少污染的產生。第二，尋找可替代原料。在生產過程中使用VOCs比較低的原料，如包裝印刷過程中使用低VOCs溶劑、汽車涂裝過程使用低VOCs涂料等。第三，改進工藝。即采用先進的工藝技術，減少VOCs排放量，如汽車涂裝過程中用3C1B工藝代替傳統的3C2B工藝。

2.VOCs廢氣來源與危害

2.1? VOCs廢氣來源

VOCs作為形成城市灰霾與光化學煙霧的關鍵前體物，主要來源于燃料涂料制造與溶劑制造及煤化工、石油化工等過程。VOC的室內來源，主要體現在燃煤和天然氣等燃燒產物;烹調與采暖等的煙霧;建筑與裝飾材料使用;汽車內飾件生產;家用電器與家具釋放等方面;尤其是在室內裝飾中，溶劑型脫模劑與油漆及涂料等材料使用都會釋放VOC;油漆含有0.4～1.0mg/m3的VOC，受其揮發性特征影響，油漆施工后，在10h內可揮發釋放處超過90%的VOC。室外來源包括汽車尾氣與燃料燃燒工業廢氣及光化學污染等。

2.2? VOCs廢氣危害

隨著人們生活水平不斷提高，對室內裝修材質環保性與居住環境的空氣質量提出了更高要求，對室內VOC污染問題更加關注。揮發性TVOC很有很多致癌物質，會通過刺激呼吸道與皮膚及眼睛等途徑，使人產生皮膚過敏與咽痛及頭痛等癥狀表現。因此對建筑行業的室內環境污染控制做出了明確規定，要求Ⅰ類民用建筑室內TVOC含量不超過0.5mg/m2，Ⅱ類民用建筑室內TVOC含量不超過0.6mg/m2;因此室內TVOC含量儼然成為了評定空氣質量合格度的重要參照指標。

大部分VOCs有強烈毒性與致癌性，如多環芳烴與樹脂化合物及芳香胺等有害物質，有促使機體產生真性瘤作用;如氯乙烯與芳香胺及鹵代烷烴等有害物質，存在一定誘變作用。部分VOCs有易燃易爆的安全隱患。在陽光照射下與光化學反應作用下的VOCs，會與空氣中的碳氫化合物或氮氧化合物及氧化劑反應成光化學煙霧。光化學煙霧的主要成分有過氧乙酰硝酸酯與臭氧及酮類等物質，不僅會危害人體健康，如刺激呼吸系統與眼睛，同時也會危害農作物的生長。而氯氟碳化物等肉烴類VOCs，對臭氧層有一定的破壞作用。

3.傳統技術

3.1? 冷凝法

冷凝法的原理是：將廢氣降溫至VOCs成份露點以下，凝結為液態后加以回收。此方法適用于高濃度、成份單純且回收價值高的VOCs;適用濃度≥5000ppm，效率介于50-85%之間;濃度≥1%時，回收效率90%以上。冷凝技術的優勢在于設備和操作比較簡單，回收物質的純度較高，近年來出現的半導體制冷和液氮冷凝等新型冷卻設備體積小。劣勢是處理成本較高、能耗高、運行費用大，且常需要搭配其他控制技術，如焚化、吸附、洗滌等作為前處理步驟，所以沒有一些特殊的需求，通常不會采用此種措施。

3.2? 吸收（洗滌）法

吸收法一般可以劃分為化學以及物理吸收兩種形式，然而“三苯”廢氣化學活性總體較低，一般不會采用化學吸收，物理吸收是選擇使用有著比較小的揮發性液體吸收劑，其可以被吸收組分有著一定親和力，等到吸收飽和以后通過加熱解析進行冷卻以后可以重新應用，此方法較為適合應用大氣量、濃度低以及溫度低的廢氣之中。

3.3? 吸附法

吸附技術設備較為簡單，操作便捷，同時也是較為有效以及經濟的回收技術。較為常用的吸附劑包括有沸石、活性氧化鋁、活性炭、硅膠等等內容，該吸附劑對于VOCs進行選擇性吸附，其中活性炭即使在水存在的狀態下，活性炭仍能吸附非極性有機物。當前商業化的活性炭空氣凈化器的精華層厚度可以達到715-1126cm，VOCs其去除率可以達到90%，其缺陷為要求經常對活性炭進行更換，并且只能應用在濃度低、污染物不會被回收的場合中。

3.4? 燃燒技術

燃燒技術最開始是應用的直接燃燒法，然而直接燃燒法需要溫度比較高，（700—800℃），因此一般都會應用催化燃燒的形式，即把廢氣加熱到200-300℃進而通過催化床燃燒，可以滿足凈化的目的，此方法具有著能耗低、污染少、凈化率高、工藝便捷等諸多特征，較為適合應用在高溫高濃度的有機廢氣治理過程中，較為不合適應用在低濃度、風量較大的有機廢氣治理。

3.5? 生物降解法

該技術具有著效果好、二次污染少以及費用低等諸多優勢，較為適合應用在處理一些低濃度有毒空氣污染物（HAPs）。廢氣生物降解技術一般包括有生物過濾、洗滌以及滴濾法等等。缺點在于降解速度慢，占地面積廣，運行操作條件不易控制。

4.組合式工藝

4.1? 膜分離法

比較常用的處理廢氣過程中VOCs膜分離技術包括有的蒸汽滲透（VP）、氣體膜分離以及膜接觸器等，在蒸汽滲透過程中同冷凝或者是壓縮中進行集成。當前氣體之中膜分離技術而被廣泛應用在天然氣分離以及濃縮氮氣等諸多的工業中，多種膜材料的制備以及應用則是近些年來化學以及材料科學研究的重點之一。

4.2? 低溫等離子體催化技術

低溫等離子體催化技術適用于低濃度、大風量的VOCs，原理是通過活性物種和臭氧，觸發催化劑，降低活化能。低溫等離子技術可以在對飲食煙油處理等方面有著一定的技術優勢，并且該技術處理具有著能耗低、效率較高以及凈化清新空氣。

5.新工藝

催化燃燒技術以及高溫焚燒技術是目前VOCs治理過程中的主流技術，同時也是較為有效的徹底治理技術，不管時熱力焚燒或者是催化燃燒法都必須把廢氣加熱到一定的溫度。而廢氣之中有機物的濃度較高，在進行燃燒以后出現的熱量可以保持有機物分解得到的反應溫度，應用燃燒法也是一種有著較高效益的技術。

5.1? 蓄熱式熱氧化（RTO）技術

RTO技術作為一種技術簡單、運行費用低、占地面積較小的低濃度有機廢氣處理系統，一般應用的是較為先進的熱交換設計技術以及新興的陶瓷蓄熱材料，在進行設計之時一些高效先進轉閥式換熱系統可以確保燃燒熱量得到回收以及連續進出氣，從而有效保證凈化質量以及最大程度降低成本。

5.2? 蓄熱催化燃燒（RCO）技術

RCO設備可直接應用于中高濃度的有機廢氣凈化，較為適合應用在干性活性炭吸附濃縮催化燃燒系統，可以被用來替代燃燒以及加熱器部分。RCO處理技術適合應用在熱回收率需求較高的場合，也較為適合應用在同一個生產線上，因為產品質量的不同，廢氣的成分也較為容易出現變化以及廢氣濃度也會出現一定的波動較大的地方。

結語

我國VOCs污染防治工作仍處于摸索性前進階段，存在基礎薄弱與標準不完善及環境監管力度不足、控制技術水平低等問題，防治工作形式化，且整體步伐發展緩慢。與此同時，環保等部門機構應當加強協作，本著可持續發展理念，共同研發與利用新型VOCs處理技術，進一步優化有機廢氣處理成本與效果，從而打破VOCs污染治理瓶頸。

參考文獻：

[1]盧娟麗.VOCs廢氣來源、危害及處理技術研究[J].環境與發展，2018，30（3）：97.

[2]孔陽陽.化工行業VOCs廢氣處理技術綜述[J].建筑工程技術與設計，2018（24）：712.

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