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工(gōng)業廢氣VOCs處理(lǐ)技術與應用(yòng)
揮發性有機物，常用(yòng)VOC表示，它是Volatile Organic Compound三個詞字母的縮寫。揮發性有機物一般指沸點在50℃～250℃的化合物，室溫下(xià)飽和(hé)蒸汽壓超過0.1mmHg（13.33Pa），在常溫下(xià)以蒸汽形式存在于空(kōng)氣中的一類有機物。按其化學結構的不同，可以進一步分爲八類：烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和(hé)其他(tā)。
随着經濟的發展，由工(gōng)業生産、居民生活等人爲原因排放(fàng)的VOC總量在逐年增加，導緻光化學煙(yān)霧、城(chéng)市灰霾等複合大(dà)氣污染問題日益嚴重，VOC對(duì)大(dà)氣環境質量的影響已引起人們的高(gāo)度重視(shì)，針對(duì)工(gōng)業廢氣中VOCs處理(lǐ)技術與應用(yòng)的探索也(yě)顯得意義重大(dà)。
一、VOCs污染産生、排放(fàng)情況
工(gōng)業廢氣中的VOCs來(lái)源定義爲工(gōng)業源，工(gōng)業源主要包括石油煉制與石油化工(gōng)、煤炭加工(gōng)與轉化等含VOCs原料的生産行業，油類（燃油、溶劑等）儲存、運輸和(hé)銷售過程，塗料、油墨、膠粘劑、農(nóng)藥等以VOCs爲原料的生産行業，塗裝、印刷、粘合、工(gōng)業清洗等含VOCs産品的使用(yòng)過程。
工(gōng)業廢氣排放(fàng)VOCs的種類衆多，各行業産生的典型VOCs主要有苯類、酯類、醇類、醛類、酮類等。VOCs成分複雜(zá)，氣味特殊且大(dà)部分有惡臭，具有毒性、刺激性及緻癌作(zuò)用(yòng)，可導緻人體出現(xiàn)諸多不适症狀，尤其是苯、甲苯及甲醛對(duì)人體健康危害，1993年世界衛生組織下(xià)屬國際癌症研究機構（IARC）将苯列爲Ⅰ類人類緻癌物。
除自(zì)身産生的危害外(wài)，VOCs還會(huì)産生二次污染。在城(chéng)市和(hé)工(gōng)業企業密集區(qū)域，在紫外(wài)線的照射下(xià)VOCs和(hé)NOx與大(dà)氣中遊離的原子O、O3、OH等發生光化學反應，産生具有強氧化性的光化學煙(yān)霧污染。VOCs還會(huì)在特定的條件下(xià)和(hé)大(dà)氣中的顆粒物形成二次有機氣溶膠。SOA中都含有許多緻癌、緻畸和(hé)緻突變性的有機化合物，如多環芳烴、多氯聯苯和(hé)其他(tā)含氯有機化合物，還影響大(dà)氣能(néng)見度，是大(dà)氣光化學煙(yān)霧、霧霾等的重要誘因。
二、揮發性有機物的危害
（1）VOCs是光化學反應的前提，有陽光照射時(shí)，在合适的條件下(xià)VOCs與NOx及其它懸浮化學物質發生一系列光化學反應，主要生成臭氧，形成光化學煙(yān)霧，從(cóng)而發生光化學污染。
（2）光化學煙(yān)霧會(huì)刺激人的眼睛和(hé)呼吸系統，有些(xiē)VOCs還具有強烈刺激氣味，空(kōng)氣中達到(dào)一定濃度時(shí)則産生令人不适的感覺，影響空(kōng)氣質量。
（3）有些(xiē)有毒的VOCs（如芳香烴等）氣體在環境中存在會(huì)損害人們的健康，長時(shí)間暴露在污染空(kōng)氣中會(huì)引發瘤變或引起其它嚴重疾病，如苯對(duì)骨髓的造血機能(néng)造成破壞，是一種緻瘤物；甲苯和(hé)二甲苯對(duì)******神經具有強的麻醉作(zuò)用(yòng)；氯乙烯爲緻癌物。
三、工(gōng)業VOCs污染處理(lǐ)技術和(hé)應用(yòng)
VOCs污染的處理(lǐ)可以通過改進生産工(gōng)藝流程和(hé)設備來(lái)實現(xiàn)，對(duì)于工(gōng)業生産過程中排放(fàng)的各種不同濃度的VOCs，目前國内外(wài)的技術主要有吸附法、冷凝法、吸收法、燃燒法、光催化法、生物法和(hé)低(dī)溫等離子體技術等。
1.吸附法。吸附法是利用(yòng)固态吸附材料來(lái)分離廢氣中的VOCs的方法。常用(yòng)的吸附材料有活性炭、活性炭纖維、分子篩、矽膠和(hé)高(gāo)聚物吸附樹脂等，影響吸附效果的主要因素有VOCs的種類、濃度、吸附材料的性質和(hé)吸附系統等。吸附法的設備簡單、去除效率較高(gāo)（90%以上(shàng)）、脫附後還可回收溶劑，目前已成爲工(gōng)業治理(lǐ)VOCs的主流技術之一。吸附法主要适用(yòng)于低(dī)濃度廢氣中VOCs的去除，對(duì)于高(gāo)濃度的有機氣體，通常需要首先經過冷凝等工(gōng)藝将濃度降低(dī)後再進行吸附去除。
2.冷凝法。冷凝法主要是利用(yòng)廢氣中VOCs在不同溫度下(xià)具有不同的飽和(hé)蒸氣壓的性質，采用(yòng)加壓或降低(dī)溫度，使處于氣态的污染物冷凝從(cóng)廢氣中分離出來(lái)。通常冷凝法可以去除80%～90% 沸點在60℃左右的VOCs。冷凝法适用(yòng)于高(gāo)濃度的有機廢氣的處理(lǐ)，經過冷凝後尾氣仍然含有一定濃度的VOCs，需進行二次處理(lǐ)。由于冷凝法對(duì)設備的要求較高(gāo)，其通常與吸附法、燃燒法或其他(tā)處理(lǐ)技術相結合，既可以降低(dī)運行成本，又可以降低(dī)後處理(lǐ)裝置的負荷，提高(gāo)處理(lǐ)效率。對(duì)于低(dī)濃度的有機廢氣，當需要進行回收時(shí)，可以首先采用(yòng)吸附法的對(duì)廢氣進行濃縮，濃縮後再生的高(gāo)濃度廢氣再進入冷凝器，分離出有回收有價值的有機物。
3.吸收法。吸收法是采用(yòng)低(dī)揮發或不揮發液體作(zuò)爲吸收劑吸收廢氣中的VOCs，從(cóng)而達到(dào)淨化廢氣的目的。吸收劑的選擇是決定吸收效果的關鍵因素。在處理(lǐ)VOCs 時(shí)，選擇吸收劑要考慮以下(xià)因素：溶解度大(dà)、揮發性小(xiǎo)低(dī)、對(duì)設備無腐蝕、無毒、無害、不易燃，目前多以水(shuǐ)、高(gāo)沸點、低(dī)蒸氣壓的油類等有機溶劑作(zuò)爲吸收溶劑，選擇合适的吸收劑可以是使廢氣中VOCs去除效率達到(dào)90%以上(shàng)。
4.電暈法。電暈法以往應用(yòng)于二氧化硫和(hé)氮氧化物的處理(lǐ)，經過相關人員的研究後發現(xiàn)，其在對(duì)工(gōng)業廢氣的處理(lǐ)方面效果******，因此，被用(yòng)于工(gōng)業廢氣的處理(lǐ)。将揮發性有機物置于高(gāo)電壓反應器中，使其經過高(gāo)壓脈沖發出的電量，通過作(zuò)用(yòng)産生出自(zì)由基，與揮發性有機物産生降解反應，進而對(duì)其進行無害轉化。電暈法對(duì)揮發性有機物具有很(hěn)好(hǎo)的降解作(zuò)用(yòng)，但(dàn)此方法還未進行******使用(yòng)，目前适用(yòng)于濃度相對(duì)較低(dī)的揮發性有機物廢氣。
5.光催化氧化法。光催化氧化法是指在紫外(wài)線的照射下(xià)，利用(yòng)光催化劑氧化吸附在催化劑表面的VOCs，通常使用(yòng)具有較高(gāo)的催化活性和(hé)紫外(wài)線吸收率的TiO2作(zuò)光催化劑。光催化氧化技術對(duì)低(dī)濃度的VOCs處理(lǐ)較有效。目前光催化氧化法的研究方向主要集中在設計(jì)高(gāo)效反應器、完善催化劑的改性和(hé)固定化技術、光催化反應的協同協作(zuò)機理(lǐ)、光催化技術與其他(tā)處理(lǐ)技術的聯合應用(yòng)、開(kāi)發高(gāo)效催化劑等方面。
6.生物法。生物法是将廢氣通過潮濕、多孔且表面附着有大(dà)量微生物的生物濾床，在足夠長的時(shí)間内，通過微生物将廢氣中的有機物（VOCs）和(hé)某些(xiē)無機物降解爲CO2和(hé)H2O[11]。生物法具有設備簡單，投資及運行費用(yòng)低(dī)，無二次污染等優點，但(dàn)由于降解速率較低(dī)，主要适用(yòng)于處理(lǐ)低(dī)濃度有機廢氣。
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