挥发性苯类废气净化处理研究进展

1、挥发性苯类废气净化处理研究进展2010年 6 月 第 6 期(总第 139 期) 广西轻工业GUANGXIJ0I RNALoFuGHT1NDusTRY 资源与环境 挥发性苯类废气净化处理研究进展 蒋廉颖 ,黄立维(浙江工业大学生物与环境工程学院 ,浙江杭州 3l0032) 【摘要】有机废气中大多含有低浓度的苯,甲苯,苯乙烯 ,多环芳烃等挥发性有(voc.),治理VOCs污染是大气污染治理的重要组成部分 .叙述了吸收法 ,燃烧法 ,膜分离法和脉冲电晕等苯 类废气净化技术的原理和国内外研究进展情况 , 并对其发展前景和研究方向进行了探讨 ,认为有机废气的联合协同处理方法是 4-,O的一个重要研究方

2、向【关键词】苯类废气 ;净化;吸收法;膜分离法 ;脉冲电晕法【中图分类号】X701【文献标识码】A【文章编号】10032673(2010)06-99 021 前言 大气污染已经是人类的梦魇 ,而其中的污染物分为颗粒物 和气态物 ,气态物又分为无机污染物和有机污染物 .其中有机 污染物占绝大多数 ,大多是挥发性有机化合物 (VolatileOr ganieCompounds)简称VOCs.VOCs是指在常压下沸点低于 260C或室温时饱和蒸气压大于71Pa的有机化合物，包括各 种烃类,卤代烃类,醇类,酮类,醛类,醚,酸类和胺类等【 l】 . 苯系物被广泛运用于各行各业中是比较常见的一类污染 物.

3、产生苯类有机废气的行业主要有石油化工 ,有机化工 ,炼焦 业,农药,橡胶粘合剂 ,人造革 ,漆布,胶布,绝缘材料业以及装 修家具制造业 .苯系物不仅在光化学反应中起着重要作用 ,而 且高浓度的苯系物主要对中枢神经系统具有麻醉作用 . 因此 ,苯系废气的净化处理在世界范围内已是一个热点 , 本文主要介绍当前的苯系废气的主要净化技术以及前沿进展 并展望了 VOCs 净化技术的发展 .2VOCs 净化技术现状VOCs 净化技术大体可分为回收和消除两类 ,回收法主要 有吸附法 ,冷凝法 ,吸收法及膜分离法 ,是通过物理方法 ,用温 度 ,选择性吸收剂和选择性渗透膜等来分离回收有机溶剂.消除法有热氧化

4、,催化燃烧 ,生物氧化等技术 ,主要是通过化学或 生化反应 ,用热,催化剂和微生物等将有机物转变成为 CO 和 H20o2.1 吸收法 吸收法是利用吸收剂将有机物从气相吸收到液相中 ,然后 直接分离或精馏 ,废气净化不需要预处理 ,但再生费用较高 ,易 于产生二次污染翻 .吸收装置种类很多 ,如喷淋塔 ,填充塔 ,各类 洗涤器，气泡塔,筛板塔等吸收剂选取的原则是对 VOCs溶解 度大,选择性强 ,蒸气压低 ,无毒及化学稳定性好等 .常用吸收 剂有柴油 ,煤油,664消泡剂,碳酸丙烯脂等 ,该法适用于浓度 高,温度较低和压力较高的 VOCs 的去除 .在以柴油作为吸收液吸收喷漆尾气中的苯类废气试

5、验中 131, 用二级吸收可以使废气的苯类物质达到排放标准 ;在用纯柴 油,环丁砜 ,二甲苯亚砜作为吸收液进行苯乙烯废气的吸收实 验中,其结果认为 ,环丁砜和二甲基亚砜的混合吸收剂对苯乙 烯有更好的吸收能力 .2_2 膜分离法 膜分离法是利用对有机物有选择吸附性的亲有机物膜,将有机物与空气分离 ,其流程简单 ,回收率高 ,能耗低,无二次污 染四,是一种洁净技术 ,但投资高 ,不适于大流量物流 . 膜分离技术的基础是使用对有机蒸气采用较空气更易于 渗透10100倍渗透选择性的聚合物复合膜分离膜由涂层和 支撑层组成 ,常用的膜元件有平板膜 ,中空纤维膜和卷式膜 ,又 可分为气体分离膜和液体分离膜等

6、胸 .目前提供 VOCs 分离膜 的厂豸一 MTR 和 Nitto 提供卷式膜 ,GKSS 提供板式膜 .卷式 膜更紧凑和更经济 ,可大大地降低设备费用 ;而板式膜可以提 供很好的流动分布和降低渗透侧压力降四 .处理废气中 VOCs 的膜分离工艺包括：蒸汽渗透(vaporpermeation,vP)气体膜 分离(gas/vapormembra neseparatio n,GMS/VMP和膜接触器 (membra necon tactor等.2.3 热破坏法 有机化合物的热破坏包含一系列高分子分解 ,聚合及自由 基反应 .热破坏法可分为直接火焰燃烧法 ,催化燃烧法和蓄热 式直接火焰燃烧法等 .燃

7、烧技术最初采用的是直接燃烧法 , VOCs在较高的温度下快速地转化为 CO:和H:0,其脱除效率 可超过99%rn.如果有机废气中的VOCs含量较低，要将其中的 VOCs 氧化掉 ,就要将废气直接加热到很高的温度 ,这种情况 下,许多能量消耗在加热空气上，而且温度高易产生NO,造成 二次污染 .直接火焰燃烧和催化燃烧法适用于有机废气浓度为 0.1 1.4mg/m,发热值 3345kJ/m风量在 033000m3/h 的工 程嘲.催化燃烧是借助催化剂在低起燃温度下(200300C)进 行无火焰燃烧 ,并将有机废气氧化分解为二氧化碳和水的技 术.催化燃烧处理有机废气的优点 171:(1)起燃温度低

8、 ,能量消 耗少 ,甚至达到起燃温度后无需外界传热就能完成氧化反应 ; (2)使用范围广 ;(3)适应氧浓度范围大 ,净化效率高 ,无二次 污染,且燃烧缓和 ,运转费用少,操作管理方便,可长周期运行 , 并可回收费热 ,降低处理成本 .蓄热式燃烧法采用了热量回收系统 ,回收燃烧后的高温气 体的热量用于预热进入系统的废气 .蓄热式燃烧装置有管壳式 【作者简介】 （1985一）,湖南人,硕士研究生,研究方向:大气污染控制 . 99热氧化器（RcTO）和蓄热式热氧化器（RTO）.RTO用于低浓度, 大流量废气的处理，热回收率达95%以上,RcTO用于低流量或 中流量 ,较高浓度废气的处理 ,热回收率

9、 85%,两者去除率都达 9099%.R TO的有两个陶瓷填充床热回收室，每个热回收室底 部有两个自动控制阀门分别与进气总管和排气总管相连 .当废 气从右侧进入时 ,左侧热回收室用燃烧室尾气加热填充床来蓄 存热量,在切换进气方向后再用此蓄存的热量来加热废气.2.4 脉冲电晕法 电晕放电技术处理 VOCs 具有处理效率高 ,能量利用率 高,设备维护简单 ,费用低等优点 ,发展前景广阔 . 黄立维等人嘲利用脉冲电晕放电处理低浓度甲苯废气,在线管式反应器中 ,甲苯的降解率达到 81%,能量利用率为 8.4g/kWh在另一冯春杨等人I-睬用线筒式反应器以苯作为代 表物质进行处理实验电晕线为边长0.42

10、cm的不锈钢四棱柱， 反应器由内径为2.8cm的不锈钢管制成研究发现：随着苯的 初始浓度增大 ,去除率降低 ,去除率平均值在 50%,当苯的初始 浓度76.8ms/m,时,苯的去除率为61.4%;随着峰值电压的增 高,去除率变化的总体趋势是不断提高 ,并且逐步趋于平缓 ：空 气作载气的去除率比氮气作载气的去除率要提高 8.5个百分 点.Chan把电晕矩改造为多排喷嘴结构来处理 s0和NO 实验证明其脱除效率均可达 800/o 以上,且能耗低于 8W?h/m, 低于一般脉冲电晕法的能耗 .经过这一系列反应器及电极结构 的改造,直流电晕放电技术克服了如何产生稳定的流光电晕的 问题,而且其高压电源的

11、费用和折旧远低于脉冲电晕技术.2.4生物法生物法主要原理是利用微生物的生长代谢作用将有毒有 害物质转变为简单的无机物或同化为细胞体本身的组成成分 . 主要过程为使含挥发性有机物的废气通过与水接触或溶解于 水 ,在浓度差的推动下扩散到生物膜表面 ,经微生物的生物化 学转化和自身的代谢过程 ,将它们作为能源和营养物质分解和 消耗掉 ,从而达到处理的效果 .生物处理技术在荷兰 ,德国和美国的食品加工 ,喷涂 ,油脂 加工等工业得到广泛应用 ,生物过滤反应器的面积一般在10.2000m:,废气处理流量达到1000,15万m/11,气体中VOCs的去除率大都在90%以上【季学光等【J哚用纤维附着 活性载

12、体材料进行甲苯废气的净化试验 ,以探索生物滴滤器处 理高负荷 VOCs 的可能性 ,发现高负荷时滴滤器的堵塞以及废 气中存在多种化合物时，目标化合物(甲苯)的去除量减少.10O3展望 工业 VOCs 的治理在今后五年内仍将以活性碳纤维 /颗 粒活性炭吸附回收设备 ,催化燃烧设备 ,吸附浓缩一催化燃烧 设备为主【141.近年来，生物降解技术，等离子体技术和膜分离技 术等新技术也得到了很快的发展.考虑到各种工业VOCs的特 点,不同技术间的协同净化也得到了重视 ,如吸附浓缩催化 燃烧工艺已经是一项成熟的工艺.现在VOCs的治理应该突破 操作费用高 ,能耗过大 ,二次污染等藩篱 ,研究开发有机废气处

13、 理的联合协同工艺也是重要方向 .参考文献李守信,宋剑飞，李立清等.挥发性有机化合物处理技术的研究进展IJ.化工环保.2008,28(1):1 7.【2】阎勇.从工业废气中回收有机溶剂的技术叮.现代化工，1999,19(12):54-94.【3】姚恕.液体吸收法处理喷漆尾气的研究田U】.环境污染与防治，1984,6:23-_264】苏建华.液体吸收一活性炭吸附净化苯乙烯废气U】_环境科学,1993,14(3):3638【5】闫勇.有机废气中 VOC 的回收方法 U】 .化工环保,1997,17(6):1215.【61闫勇.膜分离技术在有机废气处理中的应用 U】 .现代化工 ,1998(11): 19-22【7左满宏,吕宏安.催化燃烧与催化剂材料在 VOCs 治理方面研究进展 【J】 .天津化工 ,2001.21(3):810.8】李坚，马广大.电晕法处理易挥发性有机物(vOCs )的实验研究口】_环 境工程 ,1999,17(3):30-33.【9】黄立维，谭天恩.脉冲电晕法治理甲苯废气实验研究U I中国环境科学, 1997,17(5):449453.【 10冯春杨,赵君科 .脉冲电晕技术在处理挥发性有机化合物中的应用 研究田卟安全与环境 ,2004,(1)5961.【 1IIABBPowerPIa. ntLaboratories.