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VOCs有機廢氣處理設備
產品分類: 廢氣處理設備
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揮發性有機廢氣處理分析

1.1.1揮發性有機物(VOCs)的分類

揮發性有機物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是對一大類物質的統稱,通常是指沸點在50℃至260℃之間、室溫下飽和蒸汽壓超過71Pa的有機物,由于VOCs種類繁多,導致揮發性有機廢氣的類型也多種多樣,組成復雜。有機廢氣中經常碰到的VOCs有烴類(烷烴、烯烴和芳烴)、酮類、酯類、醇類、酚類、胺類、氰類等。其中工業配方量最大的物質為三苯類(苯、甲苯、二甲苯)和鹵代烴類,三苯物質和鹵代烴同時也是高毒性物質。

常見VOCs污染物分類

污染物種類

主要代表物

烴類   

苯、甲苯、二甲苯、正己烷、石腦油、環己烷、甲基環己烷、二氧雜環己烷、稀釋劑、汽油等

鹵代烴

三氯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、三氯苯、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、氟立昂類等

醛酮類   

甲醛、乙醛、丙烯醛、糠醛、丙酮、甲乙酮(MEK)、甲基異丁基甲酮(MIBK)、環己酮等

酯類   

醋酸乙酯、醋酸丁酯、油酸乙酯等

醚類

甲醚、乙醚、甲乙醚等

醇類

甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇等

聚合用單體

氯乙烯、丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯等

酰胺類   

二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺等

睛氰類   

氫氰酸、丙烯腈

1.1.2揮發性有機物(VOCs)的危害

    (1)大多數VOCs有毒、有惡臭,一部分有致癌性,如氯乙烯、苯、多環芳烴、甲醛等;

     (2)多數VOCs易燃易爆,對生產企業存在不安全性;

   (3)在陽光照射下,大氣中的氮氧化合物、碳氫化合物與氧化劑發生光化學反應,生成光化學煙霧,產生的二次污染對人類健康造成更大的危害;

   (4)鹵烴類VOCs可破壞臭氧層,如氯氟碳化物(CFCs);

(5)揮發性有機化合物中的芳香烴(如:二甲苯、甲苯等)及含氧碳氫化合物(如:乙醇、酮、酯等)由于揮發性較大,易擴散在大氣中,嚴重污染環境和影響人體健康。

此外,VOCs的污染范圍不僅僅局限在一個城市或國家內,隨著它的擴散和遷移,可引起包括酸雨、臭氧層破壞、大氣變暖等全球環境問題,具有跨國性和全球性。因此,VOCs被視為繼粉塵之后的第二大類量大面廣的大氣污染物,VOCs的凈化治理也逐漸成為了大氣污染治理中非常重要的一部分。

1.1.3揮發性有機物(VOCs)的來源

大氣中的VOCs分為天然源和人為源。通常人們關注的大氣中VOCs主要來自人為污染源:即生產過程的排放。這些生產過程包括石化廠、煉油廠及生產過程中大量使用有機溶劑的相關行業,如涂料生產、涂裝、印刷、制藥、皮革加工、樹脂加工、電器外殼噴涂等。VOCs主要來源見表2所示。

類別

分類別

典型行業

工業源

化工產品生產和儲運、有機溶劑使用、化石燃燒

煉油、煉焦、合成制藥、合成橡膠、汽油補給油漆、表面噴涂、干洗、容積脫脂、油墨印刷

交通源

交通排放

飛機、汽車、輪船等使用燃油

其它來源

畜牧養殖、食品加工、廢物處理

屠宰、肉類加工、水產加工、污水處理、垃圾填埋與焚燒

有機廢氣處理工藝

4.3.1廢氣處理-吸收凈化法

吸收凈化包括噴淋水洗、霧化洗滌、無泵水幕處理、水旋式處理等。

噴淋水洗采用噴嘴組成的噴淋室,將水霧化來沖洗漆霧,水過濾后重復利用效果一般。

霧化洗滌采用螺旋進氣,在高級霧化作用下,氣液充分接觸,廢氣中的細小顆粒物、未凝固的涂料顆粒及少量有機廢氣被吸收;

無泵水幕噴漆室和無泵水激噴漆室是利用高速排風誘導提水,將排風系統和排水系統合二為一,形成無泵的水循環系統,由于漆霧經過水幕、水簾以及氣水通道與水幕強烈攪拌,形成多級凈化過程,提高了凈化效率。

水旋式噴漆室主要是靠在柵格上的水旋器來分離空氣中的漆霧,當含有漆霧的空氣直接被吸收入水旋器與柵格板下的水面撞擊后,同水一起以漩渦運動流入水旋器,漆霧和空氣分離。目前廣泛采用的是水幕、水旋及水激式噴涂設備,均能取得較好的凈化效果,但因甲苯、二甲苯等有機物不溶于水,對該類有機污染物的去除效率甚微。還需要進一步處理。

4.3.2廢氣處理-吸附凈化法

吸附法是目前廣泛使用的有機廢氣處理技術,其原理是利用吸收劑的多孔結構,將廢氣中的VOC捕獲。吸附劑應能滿足:比表面積和空隙率大,吸附能力強,具有一定的顆粒度,較好的機械強度、化學穩定性和熱穩定性,使用壽命長,價格低廉,原料來源充足。處理噴涂廢氣選用的吸附劑有活性炭、活性炭纖維、焦炭粉粒等?;钚蕴窟^濾吸附法是一種較為經濟的方法,與其他方法比較,具有去除效率高、能耗低、工藝成熟、易于推廣的優點,缺點是處理設備較大?;钚蕴课斤柡秃?,需對飽和的炭床進行脫附再生。

4.3.3廢氣處理-直接燃燒法

直接燃燒法(或為熱氧化)是通過燃燒來消除有機物廢氣污染物的方法,是使用有機廢氣在溫度600-800℃和滯留時間0.3-0.5S的條件下直接燃燒,變成二氧化碳和水,適用于濃度較高的有機廢氣。為降低燃料費用,需要回收排放氣中的熱量。

4.3.4廢氣處理-催化燃燒法

催化燃燒法是一種類似燃燒法的方式來處理VOC,操作溫度較普通燃燒法低一半,通常為200-400℃,將有機物氧化成二氧化碳和水,同時發出燃燒熱。它凈化有機物是用鉑、鈀等貴重催化劑及過渡金屬氧化物催化劑來代替火焰,由于溫度降低,允許使用標準材料來代替昂貴的特殊材料,大大地降低了設備費用和操作費用。對于大流量、低濃度的有機廢氣、燃燒或催化燃燒處理費用太高,不經濟。

4.3.5廢氣處理-等離子電離法

等離子電離法主要是通過脈沖電暈的技術,將有機廢氣中的有機物分化成空氣中的無害物質,適合于處理低濃度(1-1000PPM)劇毒劇臭有害氣體,操作簡單。但該技術還不夠成熟,在處理有害氣體時還是有其欠缺的地方,如不能完全徹底地把有害氣體轉化為無害氣體,副產品較多;且在氧等離子體下產生大量臭氧;能耗高;脫除效率較低等。

4.3.6廢氣處理-臭氧氧化法

臭氧是公認的強氧化劑,能迅速氧化分解有機污染物。但價格昂貴,能耗高。

4.3.7廢氣處理-光催化氧化(光觸媒)法

光觸媒氧化是在外界特殊光的作用下發生催化作用,光催化氧化反應是以半導體及空氣為催化劑,以光為能量,將有機物降解為CO2和H2O。采用的半導體是目前反應效率最高的納米TiO2光催化劑,經過特殊處理后達到理想效果。

在光催化氧化反應中,通過紫外光照射在納米TiO2光催化劑上產生電子空穴對,與表面吸附的水分和氧氣反應生產氧化性很活潑的氧氫自由基(OH-)和超氧離子自由基(O2-、O-)。能夠把各種廢臭氣體如醛類、苯類、氨類、氮氧化物、硫化物及其他VOC有機物、無機物在光催化氧化的作用下還原成二氧化碳、水、以及其他無害物質,同時具有除臭、消毒、殺菌的功效,由于在光催化氧化反應過程中無任何添加劑,因此不會產生二次污染。

  1. 光觸媒氧化適合在常溫下將廢氣中的廢臭氣體完全氧化成無害的物質,適合處理濃度高、氣量大、穩定性強的有機氣體。

  2. 光催化氧化利用人工特殊紫外線燈管產生的真空紫外光作為能源來活化光催化劑,驅動    氧化還原反應,而且光催化劑在反應過程中并不消耗,利用空氣中的氧作為氧化劑,有效降解有機廢臭氣體成為光催化節約能源的最大特點。

  3. 半導體光催化具有氧化性強的特點,對臭氧難以氧化的某些有機物如三氯甲烷、四氯化炭都能有效地加以分解,所以對難以降解的有機物具有特別意義,光催化的有效氧化劑是氧氫自由基(OH-)和超氧離子自由基(O2、O-),其氧化性高于常見的臭氧、雙氧水、高錳酸鉀、次氯酸等。

  4. 光催化氧化對從烴到羧酸的種類眾多有機物都有效,即使對烷子有機物如鹵代烴、染   料、含氮有機物、有機磷殺蟲劑也有很好的去除效果,只要經過一定時間的反應可達到完全凈化。

  5. 在理論上,光催化劑的壽命是無限的,無需更換。

以下是采用不同方法處理惡臭有機氣體的技術對比。


SPM系列UV高效光解法

生物法

活性炭

吸附法

等離子法

噴淋法

    利用高能UV紫外線光分解惡臭物質及空氣中的氧分子,產生游離氧,即活性氧,其與氧分子結合,產生臭氧。通過高能紫外線及臭氧對惡臭氣體進行協同光解氧化作用,使惡臭氣體物質降解轉化成低分子化合物、水和二氧化碳,再通過排風管道排出。

   利用培養出的微生物,將惡臭氣體中的有機污染物質,降解或轉化為無害或低害類物質。

   利用活性炭內部孔隙結構發達,有巨大比表面積,來吸附(通過范德華力,即分子間作用力)惡臭氣體分子。

     利用電子、離子、自由基和中性粒子小于分子,能夠順利進入分子內部,打開分子鏈,破壞分子結構的原理,以每秒鐘300萬至3000萬速度的等量發射和回收,轟擊發生臭氣的分子,從而發生氧化等一系列復雜的化學反應,將有害物轉化為無害物質。

    通過噴淋塔將惡臭氣體捕捉到液體(可以是清水、化學試劑溶液、強氧化劑溶液或是有機溶劑)中,附著于顆粒物質上的臭氣分子通過濕法吸收氧化后被從空氣中去除。

脫臭效果可達95%以上,脫臭效果大大超過國家1993年頒布的惡臭物質排放標準;(GB14554-93)

微生物活性好時除臭效率可達90%,隨微生物活性降低除臭效率降低,對高濃度氣體處理效果不理想。

前期除臭效率可達85%,后期效率降低甚至失效,需要經常更換。

適合低濃度的惡臭氣體凈化,正常運行情況下除臭效率可達90%。

對低濃度、大風量惡臭氣體處理效果較好,可達85%,流量大時處理效果不太理想。

能處理氨、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚等混合氣體。

需要培養專門微生物處理,只能處理一種或幾種性質相近的氣體。

適用于低濃度、大風量臭氣,對醇類、脂肪類效果明顯。但處理含水量大的氣體效果不好。

能處理多種臭氣組成的混合氣體。

需根據處理氣體的種類選用不同的噴淋液。堿洗對硫化氫、脂肪酸類有效。

紫外燈管壽命在

10000小時以上。

養護得當能長期發揮作用。

對活性炭需經常進行更換。


需經常投加噴淋


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